可靠性的基本概念知识

1、可靠性的基本概念知识 一、可靠性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称为可靠性。可靠性的概率度量称为可靠度。这里的产品指的是新版ISO)9000中定义的硬件和流程性材料等有形产品以及软件等无形产品。它可以大到一个系统或设备，也可以小至一个零件。产品终止规定功能就称为失效，也称为故障。产品按从发生失效后是否可以通过维修恢复到规定功能状态，可分为可修复产品和不可修复产品。如汽车属于可修复产品，日光灯管属不可修复产品。习惯上，终止规定功能，对可修复产品称为故障，对不可修复产品称为失效。可靠性定义中的“三个规定”是理解可靠性概念的核心。“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条

2、件。产品的可靠性和它所处的条件关系极为密切，同一产品在不同条件下工作表现出不同的可靠性水平。一辆汽车在水泥路面上行驶和在砂石路上行驶同样里程，显然后者故障会多于前者，也就是说使用环境条件越恶劣，产品可靠性越低。“规定时间”和产品可靠性关系也极为密切。可靠性定义中的时间是广义的，除时间外，还可以是里程、次数等。同一辆汽车行驶1万公里时发生故障的可能性肯定比行驶1千公里时发生故障的可能性大。也就是说，工作时间越长，可靠性越低，产品的可靠性和时间的关系呈递减函数关系。“规定的功能”指的是产品规格书中给出的正常工作的性能指标。衡量一个产品可靠性水平时一定要给出故障(失效)判据，比如电视机图像的清晰度低

3、于多少线就判为故障要明确定义，否则会引起争议。因此，在规定产品可靠性指标要求时一定要对规定条件、规定时间和规定功能给予详细具体的说明。如果这些规定不明确，仅给出产品可靠度要求是无法验证的。产品的可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是产品在设计、制造中赋予的，是产品的一种固有特性，也是产品的开发者可以控制的。而使用可靠性则是产品在实际使用过程中表现出的一种性能的保持能力的特性，它除了考虑固有可靠性的影响因素之外，还要考虑产品安装、操作使用和维修保障等方面因素的影响。产品可靠性还可分为基本可靠性和任务可靠性。基本可靠性是产品在规定条件下无故障的持续时间或概率，它反映产品对维修人力的要求。

4、因此在评定产品基本可靠性时应统计产品的所有寿命单位和所有故障，而不局限于发生在任务期间的故障，也不局限于是否危及任务成功的故障。任务可靠性是产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力。评定产品任务可靠性时仅考虑在任务期间发生的影响完成任务的故障。因此要明确任务故障的判据。提高任务可靠性可采用冗余或代替工作模式，不过这将增加产品的复杂性，从而降低基本可靠性。因此设计时要在两者之间进行权衡。二、可靠度函数、累积故障(失效)分布函数如前所述，产品可靠度是产品在规定条件下规定时间完成规定功能的概率，描述的是产品功能随时间保持的概率，即产品可靠度是时间的函数，一般用R(t)表示，产品的可靠度函数定义为:R

5、(t)=P(T>t)式中:T产品发生故障(失效)的时间，有时也称为寿命；t规定的时间。因此，产品在规定条件下规定的时间内，不能完成规定功能的概率，也是时间的函数，一般用F(t)表示，F(t)称为累积故障分布函数，即F(t)=P(Tt)关于产品所处的状态，为了研究的方便一般假定为要么处于正常工作状态，要么处于故障状态产品发生故障和不发生故障是两个对立的事件，因此R(t)+F(t)=1累积故障分布函数和可靠度函数可以通过大量产品的试验进行估计。设有100个产品作寿命试验，试验发生的故障数随时间的变化统计见表5.1-1。将试验数据作成直方图，可得图5.1-1。假设将测试产品数逐渐增加，时间间隔

6、逐渐缩短并趋于0，即可得到一条光滑的曲线，这条曲线即为累积故障分布函数F(t)。故障密度函数f(t)是累积故障分布函数的导数。它表示在t时刻后的一个单位时间内产品故障的概率，即因此，累积故障分布函数F(t)，可靠度函数R(t)和故障密度函数f(t)三者之间的关系如图5.1-2。产品的累积故障分布完全可以通过大量的样品的试验获得。一旦知道了分布规律就可以应用概率统计理论来研究产品可靠性。产品的累积故障分布可以是指数分布、威布尔分布或对数正态分布等，但最简单的分布是指数分布。理论上可以证明:一个由若干组成部分构成的产品，不论组成部分故障是什么分布，只要出故障后即予维修，修后如新，则较长时间后，产品

7、的故障分布就渐近于指数分布。三、故障(失效)及其分类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称为故障。对于不可修复的产品如电子元器件和弹药等也称失效。故障的正式定义为终止即丧失完成规定的功能。在本章中，在多数场合，故障一词也可用失效代替。不过实际上，故障与失效除了使用产品的对象有所区别外，还有一个小的区别。严格地说，故障是指产品不能执行规定功能的状态，故障通常是产品本身失效后的状态，但也可能在失效前就存在。故障的表现形式，如三极管的短路或开路、灯丝的烧断等称为故障(失效)模式。引起产品故障的物理、化学或生物等变化的内在原因称为故障(失效)机理。产品的故障分类有多种。按故障的规律可

8、分为偶然故障和耗损故障。偶然故障是由于偶然因素引起的故障，其重复出现的风险可以忽略不计，只能通过概率统计方法来预测。耗损故障是通过事前检测或监测可预测到的故障，是由于产品的规定性能随时间增加而逐渐衰退引起的。耗损故障可以通过预防维修，防止故障的发生，延长产品的使用寿命。按故障引起的后果可分为致命性故障和非致命性故障。前者会使产品不能完成规定任务或可能导致人或物的重大损失、最终使任务失败，后者不影响任务完成，但会导致非计划的维修。按故障的统计特性又可分为独立故障和从属故障。前者是指不是由于另一个产品故障引起的故障，后者是由另一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。四、维修性产品在

9、规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复执行规定状态的能力称为维修性。规定条件指维修的机构和场所及相应的人员、技能与设备、设施、工具、备件、技术资料等。规定的程序和方法指的是按技术文件规定采用的维修工作类型、步骤、方法等。能否完成维修工作当然还与规定时间有关。维修性是产品质量的一种特性，即由产品设计赋予的使其维修简便、迅速和经济的固有特性。产品不可能无限期地可靠工作，随着使用时间的延长，总会出现故障。此时，如果能通过迅速而经济地维修恢复产品的性能，产品又能继续工作。由于产品的可靠性与维修性密切相关，都是产品的重要设计特性，因此产品可靠性与维修性工作应从产品论证时开始

10、，提出可靠性与维修性的要求，并在开发中开展可靠性与维修性设计、分析、试验、评定等活动，把可靠性与维修性要求落实到产品的设计中。五、保障性系统(装备)的设计特性和计划的保障资源满足平时和战时使用要求的能力称为保障性。保障性是装备系统的固有属性，它包括两方面含义，即与装备保障有关的设计特性和保障资源的充足和适用程度。设计特性是指与保障有关的设计特性，如与可靠性和维修性等有关的，以及保障资源要求装备所具有的设计特性。这些设计特性可以通过设计直接影响装备的硬件和软件。如使设计的装备便于操作、检测、维修、装卸、运输、消耗品(油、水、气、弹)补给等设计特性。从保障性角度看，良好的保障设计特性是使装备具有可

11、保障的特性或者说所设计的装备是可保障的。保障资源并非设计特性，它是保证装备完成平时和战时使用的人力和物力。从保障性的角度看，充足的并与装备匹配完善的保障资源说明装备是能得到保障的。装备是有可保障的特性和能保障的特性才是具有完整保障性的装备。上面介绍的保障性虽是指的武器装备，但对于民用产品而言保障性同样也是一个重要的质量特性。在民用产品的开发过程中同样也应使所设计开发的产品具有可保障的特性和能保障的特性，使产品在顾客的使用中操作简便.装卸方便、出现故障有显示、故障产品能及时修复、维修有备件、消耗品有供应等，产品只有具备这种良好的保障性才能使产品的各种功能和性能得到充分的发挥，顾客才会满意。东莞德

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18、A19 ISO10015培训管理体系标准理解与实施培训东莞德信诚公开课培训计划>>> 培训报名表下载>>> 六、可用性和可信性可用性是在要求的外部资源得到保证的前提下，产品在规定的条件下和规定的时刻或时间区间内处于可执行规定功能状态的能力。它是产品可靠性、维修性和维修保障的综合反映，这里的可用性定义是固有可用性的定义，外部资源(不包括维修资源)不影响产品的可用性。反之，使用可用性则受外部资源的影响。可用性的概率度量称为可用度。可用性通俗地说是“要用时就可用”。实际上，可靠性和维修性都是为了使顾客手中的产品随时可用。可靠性是从延长其正常工作时间来提高产品可用性，而维修性则是从缩短因维修的停机时间来提高可用性。可用性是顾客对产品质量的又一重要的需求。可信性是一个集合性术语，用来表示可用性及其影响因素:可靠性、维修性、维修保障。可信性仅用于非定量条款中的一般描述，可信性的定性和定量具体要求是通过可用性、可靠性、维修性、维修保障的定性和定量要求表达的。七、可靠性与产品质量的关系产品质量是产品的一组固有特性满足顾客和其