可靠性基础知识PPT演示课件

可靠性基础知识,可靠性交流材料,内容安排,1,2,可靠性工程概念,产品可靠性度量,3,4,可靠性工作项目,可靠性工程平台,第一部分,可靠性工程概念,可靠性产品的是产品在规定的条件下运行时，在规定的时间内保持规定功能的能力。可靠性的概念有以下特征：关注故障判定故障发生的可能性，用定量的形式表达；评价故障对系统功能的影响程度。可靠性的定量衡量参数为可靠度或MTBF，是概率参数。可靠性表征产品故障的频繁程度和危害程度，是产品的一种固有属性，主要由设计决定，可靠性设计和分析的主要任务是降低故障发生的概率和降低故障的影响。,可靠性（Reliability）,可靠性,1.1,规定条件,环境应力对产品可靠性的影响,环境越恶劣可靠性越差温度应力会提高产品的故障率振动应力会加速产品的疲劳湿度和化学应力会缩短产品的寿命环境应力和可靠性一般是指数关系：温度Arrhenius振动Coffin-Manson湿度和其他Eyring有意施加恶劣的环境应力进行试验可以高效地暴露产品缺陷。,规定时间,产品可靠性随时间单调下降,规定功能,技术规格书要求产品应具备的功能。故障不能满足规定的功能故障的种类：功能丧失功能降低Surprise！故障的可恢复性可恢复没有物理损伤不可恢复有物理损伤规定功能常用故障判据逆向表达,对于电视机来说,规定的条件环境条件供电条件工作条件开机时间比待机时间比关机时间比规定的时间工作时间开关次数日历时间,规定的功能不发生安全性事件致命的能够正常使用严重的不降低功能一般的,可靠性相关概念介绍,“大”可靠性RAMSReliability可靠性Availability可用性Maintainability维修性Safety安全性,“五性”可靠性维修性保障性测试性安全性,维修性是产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序方法进行维修时，保持或恢复到其规定状态的能力。维修性的概念具有以下特征：关注故障，是针对故障的一种活动；维修性的定量衡量参数为平均维修时间（MTTR，MTTM），是时间参数。维修性表征产品预防故障和修复故障的能力，表达产品维修的难易程度，是产品设计所赋予的一种固有属性。维修性设计和分析的主要任务是建立以可靠性为中心的维修设计（RCMReliabilityCenterMaintainability），相当于容易发生故障的地方容易修复。,维修性（Maintainability）,维修性,1.2,可修可修产品故障不可修产品失效能修能检测能定位能到达能更换易修修得快定位快、维修快、确认快修得好修如旧、修如新,维修性要素,可用性是产品在任意一个随机时刻处于可用状态的能力。可用性常用可用时间占总时间的比值来描述，即：可用性可用时间/（可用时间不可用时间）可用性是可靠性、维修性和运用保障的综合特性：可靠性越好，则可用时间越长；维修性越好，则维修时间越短，不可用时间越短；运用保障特性越好，则维修等待时间越短。,可用性（Availability）,可用性,1.3,可用性示意图,安全性是指产品不发生系统危险事件（HazardEvent，也称为事故）的能力。安全性的概念具有以下特征：关注危险，铁路产品的危险包括：违反政府法规人员伤亡重大财产损失环境破坏涉及到在各种环境条件和工作条件下，在运营、维护和维修过程中发生的所有危险；故障是危险的主要来源，危险性故障是全部故障的子集。,安全性（Safety）,安全性,1.4,1.2可靠性工程发展,世界可靠性工程发展：1940s年，起源于美国重点在于电子管和真空管的可靠性研究成立AGREE，电子设备可靠性顾问委员会1950s年，推广发展美国制定了一系列军用可靠性标准AGREE在1957年发表的军用电子设备的可靠性报告成为后来全世界可靠性工作的指南前苏联、日本、英国等国家开始介入可靠性研究可靠性由电子设备拓展到电力、机械、动力等方面,（续前）,1960s，可靠性工程的系统化阿波罗项目全面采用的可靠性工程技术，极大地推动了可靠性技术在全世界的推广可靠性工程已经成为系统工程的一部分，日益系统化可靠性统计试验逐步完善1970s，进入可靠性保证阶段可靠性管理的作用突出显现，美国将可靠性管理作为质量管理的核心日本全面引进可靠性技术，推行全面质量管理，取得巨大效益,（续前）,1980s，可靠性体系完善美国建立了完备的可靠性标准体系，如可靠性通用大纲、可靠性预计、FMEA等可靠性工作项目不断丰富，例如电路容差设计、潜在电路分析、随机有限元分析等波音公司建立了完备的故障信息闭环管理体系1990s年，可靠性工程深度拓展ISO9000将可靠性列入研制过程的必要工作项目民用产品全面建立可靠性要求体系机械、结构、机构的可靠性分析方法成熟诞生了大量可靠性软件工具,中国可靠性的发展历程,1960s年，可靠性引入到中国1970s年，可靠性引进和研究阶段诞生了大量可靠性标准翻译了一些可靠性书籍产生了一些可靠性报告,（续前）,1980s年，可靠性工程的应用1985年，诞生了中国质量与可靠性信息中心1986年，在高校中诞生了可靠性的专门学科1988年，GJB450-88武器装备可靠性通用大纲推行，成为军工和民用产品的可靠性工作标准大量研究课题取得突破性进展运七飞机成功地运用可靠性技术，极大地提高了可靠性教8飞机从方案阶段起，全过程推行可靠性工程技术电视机、机车等民用产品开始采用可靠性技术，提高产品的寿命和可靠性,（续前）,1990s年，中国航空航天可靠性技术成熟，全面推广可靠性技术的应用华为、中兴、大唐等通讯行业企业陆续开始推行可靠性技术出口产品的可靠性工作极大地推动了可靠性工程技术的应用一些外资企业在中国建立的研发和生产机构可靠性应用技术普及，间接地推动了我国可靠性技术的普及机车行业推出QS9000，强制采用可靠性工程控制电力系统可靠性工程框架逐步建立船舶行业可靠性工程工作陆续开展现在可靠性工作成为产品质量的核心可靠性技术需求迫切,可靠性的工程地位,产品特性,SystemEffectiveness系统效能,Performance性能,OperationalAvailability使用可用度,EquipmentCapability设备能力,HumanCapability人员能力,Maintainability维修性,Supportability保障性,SystemEffectiveness系统效能,Reliability可靠性,可靠性工作的效益分析（费用）,系统的寿命周期费用（LifeCycleCosts，以下简称LCC），是指在系统的整个寿命周期内，为获取并维持系统的运营（包括处置）所花费的总费用。,系统寿命周期费用构成示意图,LCC全部费用视图,OperationsCost,ProductDistributionCost,SoftwareCost,MaintenanceCost,TestEquipment,TrainingCost,TechnicalDataCost,SupplySupportCost,RetirementandDisposalcost,现代设计思想的转变,性能向效能的延伸采购费用向寿命周期费用的延伸,Questions?,第二部分,产品可靠性度量,可靠性的度量参数,可靠性参数的分类基本可靠性任务可靠性通用可靠性参数可靠度R(t)故障率平均故障间隔时间（MTBF）平均首次故障时间（MTTF）可用度（Avilability）平均修复时间（MTTR）其它可靠性参数,可靠性参数的分类,可靠性参数,可靠性预计,3.2,应力分析法,集成电路,可靠性预计,3.2,预计标准,可靠性预计,3.2,可靠性预计分析工作项目,工作内容：选定可靠性预计模型（建议选用MIL-STD-217F或Bellcore），设置预计参数（环境类别设置、温度设置、应力设置），进行如下计算：典型环境下的MTBF计算；最坏环境下的MTBF计算；敏感性分析（温度、电应力）；任务可靠性计算。输入：产品树和元件表典型和最坏环境条件元器件工作应力信息RBD,3.2,输出：可靠性预计作业指导书实例产品可靠性预计报告工作程序建议性的工作程序如下图所示：,可靠性预计分析,3.2,维修性预计,预计预先估计产品的维修性参数，了解其是否满足规定的维修性指标。定义：根据历史经验和类似产品的数据等估计、测算新产品在给定工作条件下的维修性参数，以了解产品设计满足维修性要求的程度。预计的对象：参数：与合同规定的指标相一致，MTTR层次：通常是系统或设备级，以便与合同要求规定和使用需要相比较。,返回,3.3,维修流程图,返回,维修性预计,3.3,计算为系统的平均修复时间；为针对系统组成单元i的平均修复时间；为系统组成单元i的失效率；n为设定了维修时间的全部系统组成单元数量；为系统失效率。,维修性预计,3.3,系统维修性预计,工作内容对产品维修活动的进行定义，估算每个维修活动所需时间，结合可靠性预计结果预计LRU和系统的平均修复时间MTTR。输入：LRUs清单可靠性预计结果输出：维修性预计分析作业指导书实例产品维修性预计报告工作程序建议性的工作程序如右图所示,维修性预计分析,3.3,可用性分析目的是分析产品的固有、运行等可用性参数指标，用于评价其是否符合要求，并针对其符合性结果进行设计或保障、维护策略的调整。要点：考虑全面的影响因素，包括维修、等待、延迟等；针对可用性的不同指标进行分别分析。,可用性分析,3.4,可用性计算,系统总工作时间分解,可用性分析,3.4,可用度A可用度为在任意随机时刻，产品处于可运行状态的概率。用以下公式计算：,可用性分析,3.4,可用性计算,可用性分析,工作内容根据可靠性（MTBF）和维修性（MTTR）预计结果，结合可靠性框图RBD计算系统的可用度（设备可用时间占总时间的比例）。输入：可靠性预计结果维修性预计结果可靠性框图模型输出：可用度（A）计算结果。工作程序在已经建好的RBD上，对每个单元设置以下数据：MTBF/MTTR运用保障数据（如保障延迟时间，必要时需要）。,FMECA,故障模式影响及危害性分析是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。通过FMECA寻找导致危险的故障，并将其风险进行量化描述,FM,FailureMode,Criticality,E,C,Effect,A,Analysis,3.5,故障模式影响分析FMEA,工作内容：本项工作通过工作表的形式对产品的故障模式、影响及危害性进行分析，确定可靠性和安全性薄弱环节，作出是否可以接受的技术判断，输出需要开展的可靠性工作项目建立故障模式手册，对故障模式进行穷举、分级和编码输入：产品RAMS定义功能框图可靠性框图可靠性预计结果,输出：FMEA作业指导书实例产品故障模式手册实例产品故障模式分析报告工作程序建议性的工作程序如下图所示：,故障模式影响分析FMEA,故障树分析（FTA）,FTAFaultTreeAnalysis（故障树分析）通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素进行分析，确定产品故障原因的各种