可靠性与可靠性试验瑞莱沉阳ppt课件

1、北北 京京 强强 度度 环环 境境 研研 究究 所所Beijing Institute of Structure & Environment Engineering Beijing Institute of Structure & Environment Engineering 瑞莱实验室瑞莱实验室沈阳沈阳联络人：杨先生10509825 91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠性与可靠性实验可靠性与可靠性实验瑞莱实验室瑞莱实验室沈沈阳阳91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号 可靠性参数可靠性参数2 可靠性

2、实验可靠性实验3 可靠性定义可靠性定义现代质量观念91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号现代质量观念 产品的通用特性显得更加重要产品的通用特性显得更加重要 产品可靠性个安全性下降，投资增大，研发周期加长，风险增加。工程产品日益庞大工程产品日益庞大和复杂和复杂 从陆地、海洋到天空、太空，产品使用环境不断扩展和更加严酷，对产品的综合特性提出了更高的挑战。应用环境更加复杂应用环境更加复杂和恶劣和恶劣 如卫星等长时间无故障飞行要求、通信网络的关键任务不停机要求等。产品要求的持续无故障产品要求的

3、持续无故障任务时间加长任务时间加长 如核能产品、飞机、载人航天器、高速列车等得可靠与安全时申明安全的基本保证，受到强烈关注。产品的通用特性与使用产品的通用特性与使用者的生命安全直接相关者的生命安全直接相关 性能优良、功能齐全并不是用户选择产品时考虑的唯一因素，产品是否可靠、是否好修、维护保养费用多少、寿命多长都对用户的选择产生重要影响。市场竞争的影响市场竞争的影响91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号现代质量观念 效能效能 寿命周期费用寿命周期费用l寿命周期费用(Life Cycle Costs, LCC)是指在产品的整个寿命周期内，为获取并维持系统的运营所

4、破费的总费用。91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠性的根本概念 定义定义产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的才干。产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的才干。 要素：三个规定要素：三个规定l 规定条件规定条件l 包括运用时的环境条件和任务条件：如温度、湿度、包括运用时的环境条件和任务条件：如温度、湿度、振动、冲击、辐射等；振动、冲击、辐射等；l 储存时的储存条件，运用时对操作人员的技术等级要储存时的储存条件，运用时对操作人员的技术等级要求，维护方法等。求，维护方法等。 l 规定时间规定时间l 指产品规定了的义务时间。随着产品义务时间的添加

5、，指产品规定了的义务时间。随着产品义务时间的添加，产品出现缺点的概率将添加，产品的可靠性是下降的。产品出现缺点的概率将添加，产品的可靠性是下降的。l 规定功能规定功能l 指产品规定了的必需具备的功能及其技术目的。所要指产品规定了的必需具备的功能及其技术目的。所要求的功能的多少和其技术目的的高低，直接影响到产品可求的功能的多少和其技术目的的高低，直接影响到产品可靠性目的的高低。靠性目的的高低。 91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠性的根本概念基本可靠性基本可靠性任务可靠性任务可靠性l 产品在规定的条件下，规定的时间内，无故障工作的能力。l 反对产品对维修

6、资源的要求。l 产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力。l 反应产品对任务成功的要求。固有可靠性固有可靠性使用可靠性使用可靠性l 又称设计可靠性和合同可靠性，是设计和制造赋予产品的，并在理想的使用和保障条件下所具有的可靠性。l 它是从承制方的角度来评价产品的可靠性水平。l 产品在实际的环境中使用时所呈现的可靠性，反映了产品设计、制造、使用、维修、环境等因素的综合影响。l 它是从最终用户的角度来评价产品的可靠性水平。91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠性的根本概念 内涵内涵l 可靠性是一种概率；可靠性是一种概率；l 产品可靠性普通与时间有关；产品可靠性

7、普通与时间有关；l 产品的可靠性与产品缺点有严密关系。产品的可靠性与产品缺点有严密关系。 缺点缺点l 缺点定义：产品或产品的一部分不能或将不能完成预定缺点定义：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形状，称之为缺点，或失效。功能的事件或形状，称之为缺点，或失效。l 缺点方式：缺点的表现方式。缺点方式：缺点的表现方式。l 缺点机理：引起缺点的物理化学变化等内在缘由。缺点机理：引起缺点的物理化学变化等内在缘由。91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠性的根本概念 缺点的分类缺点的分类l 可靠性、耐久性与环境顺应性从不同角度描画了产品不出缺点的才干；

8、可靠性、耐久性与环境顺应性从不同角度描画了产品不出缺点的才干；l 维修性描画了便于预防和修复产品缺点的才干；维修性描画了便于预防和修复产品缺点的才干；l 测试性那么描画了诊断产品缺点的才干；测试性那么描画了诊断产品缺点的才干；l 保证性包含了针对缺点的维修保证才干；保证性包含了针对缺点的维修保证才干；l 平安性包含了产品缺点平安才干。平安性包含了产品缺点平安才干。l 因此将这些属性统称为缺点相关属性。因此将这些属性统称为缺点相关属性。“产品缺点是可靠性系统工程的中心要素产品缺点是可靠性系统工程的中心要素l 按其规律：偶尔缺点、渐变缺点、必然缺点按其规律：偶尔缺点、渐变缺点、必然缺点l 按其后果

9、：致命性缺点、非致命性缺点按其后果：致命性缺点、非致命性缺点l 按其统计规律：独立缺点、从属缺点按其统计规律：独立缺点、从属缺点91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠性系统工程的实际与技术框架 缺点缘由与机理缺点缘由与机理 内因：资料、构造、工艺内因：资料、构造、工艺 外因：运用方式、环境条件、人为要素外因：运用方式、环境条件、人为要素 缺点表现规律：确定性、随机性、模糊性缺点表现规律：确定性、随机性、模糊性根底实际根底实际认识缺点规律认识缺点规律 缺点预防技术：余度、降额、统计过程控制缺点预防技术：余度、降额、统计过程控制 缺点控制技术：感知与预测缺点

10、控制技术：感知与预测 缺点修复技术：诊断、隔离、修缮缺点修复技术：诊断、隔离、修缮根底技术根底技术运用缺点规律运用缺点规律 综合论证技术综合论证技术 设计与分析技术设计与分析技术 实验与评价技术实验与评价技术 消费保证技术消费保证技术 运用与保证技术运用与保证技术集成技术集成技术构成技术才干构成技术才干 可靠性参数91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠度与不可靠度可靠度与不可靠度l 产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率称为可靠度。依定义可知，可靠度函数R(t)为：l 产品缺点前的任务时间，t规定的时间。l 产品在规定的条件下和规定的时间内

11、，丧失规定功能的概率称为累积缺点概率又叫不可靠度。 缺点密度函数缺点密度函数tf(t)f(t)F(to)R(to)to)()(tPtR)()(tPtF ( )dF tdR tf tdtdt 0( )1( )1( )( )ttR tF tf t dtf t dt 0( )( )r tf tN 缺点率函数91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号 浴盆曲线浴盆曲线大多数产品的缺大多数产品的缺点率曲线随时间点率曲线随时间的变化形似浴盆，的变化形似浴盆，称之为浴盆曲线。称之为浴盆曲线。 三大阶段三大阶段l 早期缺点阶段早期缺点阶段l 偶尔缺点阶段偶尔缺点阶段l 耗损缺点

12、阶段耗损缺点阶段 缺点发生规律的六种方式91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号 六种方式所占的比率六种方式所占的比率l 没有明显的耗损缺点区。没有明显的耗损缺点区。91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号平均寿命 MTTF MTTFl 对于不可维修的产品，平均寿命等于平均缺点前时间MTTF。设N0个不可修复的产品在同样条件下进展实验，测得其全部缺点时间为t1,t2,tN0。其平均缺点前时间为：l 当N0趋向无穷时，MTTF为产品缺点密度函数这一随机变量的数学期望，因此： MTBF MTBFl对于可维修的产品，平均寿命等于平均

13、缺点间隔寿命MTBF。l 式中 N0为产品总的任务时间。T为时间段内产品总的缺点次数。00( )( )TFTtf t dtR t dt0101NiiTFtNT01001NiiBFNTtNT91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号寿命分布 常用寿命分布的类型常用寿命分布的类型l 指数分布：电子产品，无记忆性，失效率恒定指数分布：电子产品，无记忆性，失效率恒定l 二项分布：成败型实验二项分布：成败型实验l 威布尔分布：疲劳磨损的缺点方式，主要为机电类产品威布尔分布：疲劳磨损的缺点方式，主要为机电类产品l 正态分布正态分布l 对数正态分布对数正态分布 指数分布指数分

14、布l广泛的工程适用性l无记忆性：产品曾经任务了一段时间后，依然好像新的产品一样，不影响以后的任务寿命值。l可近似作为高可靠性部件或系统的失效分布模型。91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号运用目的与合同目的91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠性目的的阶段性91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠性工程的任务流程91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠性实验 定义定义 广义而言，凡是为了了解、评价、分析和提高产品可靠性而广义而言，凡是为了了解、

15、评价、分析和提高产品可靠性而进展的实验都可以称之为可靠性实验。进展的实验都可以称之为可靠性实验。 实验工程实验工程GJB450A在可靠性实验与评价任务工程中规定了五种可靠性实验。在可靠性实验与评价任务工程中规定了五种可靠性实验。环境应力挑选环境应力挑选(401)可靠性研制实验可靠性研制实验(402)可靠性增长实验可靠性增长实验(403)可靠性鉴定实验可靠性鉴定实验(404)可靠性验收实验可靠性验收实验(405)91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠性实验 目的目的l发现缺陷：发现产品在设计、资料和工艺方面的缺陷。发现缺陷：发现产品在设计、资料和工艺方面的

16、缺陷。l验证目的：确认能否符合可靠性定量要求。验证目的：确认能否符合可靠性定量要求。l提供信息：为评价产品的战备完好性、义务胜利性、维修人力费用和保证资提供信息：为评价产品的战备完好性、义务胜利性、维修人力费用和保证资源费用提供信息。源费用提供信息。 可靠性实验贯穿于产品全寿命周期可靠性实验贯穿于产品全寿命周期l 研制阶段研制阶段l 设计定型阶段设计定型阶段l 批消费阶段批消费阶段l 运用阶段运用阶段91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠性实验 失效率实验：获取可靠性估计所需的失效率数据。失效率实验：获取可靠性估计所需的失效率数据。 元器件挑选老炼实验：

17、剔除质量低劣的元器件。元器件挑选老炼实验：剔除质量低劣的元器件。研制初期研制初期 整机环境应力挑选整机环境应力挑选(ESS)：发现和排除早期缺点。：发现和排除早期缺点。 可靠性研制实验可靠性研制实验(RDT)：寻觅设计缺陷，以改良设计，提高：寻觅设计缺陷，以改良设计，提高产品的固有可靠性程度。包括高加速寿命实验。产品的固有可靠性程度。包括高加速寿命实验。研制中期研制中期 可靠性增长实验可靠性增长实验(RGT)：经过施加综合环境应力，激发产品：经过施加综合环境应力，激发产品的缺陷，采取有效的纠正措施，是产品可靠性得到增长。的缺陷，采取有效的纠正措施，是产品可靠性得到增长。这是一个这是一个“实验实

18、验-分析分析-改良改良(TAAF)过程。过程。研制后期研制后期 可靠性鉴定实验可靠性鉴定实验(RQT)：验证产品能否到达了规定的可靠性：验证产品能否到达了规定的可靠性要求。它是向运用方提供一种合格证明。要求。它是向运用方提供一种合格证明。设计定型阶段设计定型阶段 可靠性验收实验可靠性验收实验(RAT)：验证产品可靠性不随消费期间工艺、：验证产品可靠性不随消费期间工艺、工装、任务流程等的变化而降低，坚持在规定的程度。工装、任务流程等的变化而降低，坚持在规定的程度。批消费阶段批消费阶段 外场可靠性实验：可以真实反映产品在实践运用条件下的外场可靠性实验：可以真实反映产品在实践运用条件下的可靠性程度，

19、可获得产品的实践运用可靠性。可靠性程度，可获得产品的实践运用可靠性。运用阶段运用阶段91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号 可靠性实验按目的分类 工程实验工程实验工程实验的目的是为了暴露产品设计、工程实验的目的是为了暴露产品设计、工艺、元器件、原资料等方面存在的工艺、元器件、原资料等方面存在的缺陷，采取措施加以改良，以提高产缺陷，采取措施加以改良，以提高产品的可靠性。品的可靠性。 统计实验统计实验统计实验的目的是为了验证产品的可统计实验的目的是为了验证产品的可靠性或寿命能否到达了规定的要求。靠性或寿命能否到达了规定的要求。91 地

20、址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号 可靠性实验按施加应力原那么91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号可靠性实验按实验方式 截尾实验截尾实验l 实验到中途某一规定的时间或出现规定的缺点数，停顿实验。实验到中途某一规定的时间或出现规定的缺点数，停顿实验。l 定时截尾：有交换、无交换定时截尾：有交换、无交换 l 定数截尾：有交换、无交换定数截尾：有交换、无交换l 常用于可靠性鉴定实验。常用于可靠性鉴定实验。 序贯实验序贯实验l 实验中，根据累积的缺点数和累积的实验时间，按实验方案实验中，根据累积的缺点数和累积的实验时间，按实验方案判别，确定接纳、拒收或继续实验

21、。它是一种判别，确定接纳、拒收或继续实验。它是一种“边走边看的边走边看的实验方法。实验方法。l 常用于可靠性验收实验。常用于可靠性验收实验。91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号 各类实验的比较试验类试验类型型试验试验性质性质相关标准和文件相关标准和文件目的目的适用对象适用对象适用时机适用时机环境环境应力应力筛选筛选工程工程试验试验GJB1032GJB/Z34MIL-STD-2164MILHDBK344A为研制和生产的产品建立并为研制和生产的产品建立并实施环境应力筛选程序，以实施环境应力筛选程序，以便发现和排除便发现和排除不良元器件、不良元器件、制造工艺和其

22、他原因制造工艺和其他原因引入的引入的缺陷造成的早期故障。缺陷造成的早期故障。主要适用于电子主要适用于电子产品产品(包括元器件包括元器件、组件和设备、组件和设备)，也适用于电气、也适用于电气、机电、光电和电机电、光电和电化学产品。化学产品。产品的研制产品的研制阶段、生产阶段、生产阶段和大修阶段和大修过程等。过程等。可靠性可靠性研制研制试验试验工程工程试验试验GJB450AMIL-STD-785B通过对产品施加适当的环境通过对产品施加适当的环境应力、工作载荷，寻找产品应力、工作载荷，寻找产品中的设计缺陷、以改进设计中的设计缺陷、以改进设计，提高产品的固有可靠性水，提高产品的固有可靠性水平。平。主要

23、适用于电子主要适用于电子产品，也适用于产品，也适用于机电产品。机电产品。产品的研制产品的研制阶段的早期阶段的早期和中期。和中期。可靠性可靠性增长增长试验试验工程工程试验试验GJB1407GB/T15174MIL-STD-1635MIL-STD-189MILHDBK338通过对产品施加通过对产品施加模拟实际使模拟实际使用环境的综合环境应力用环境的综合环境应力，暴，暴露产品的潜在缺陷并采取纠露产品的潜在缺陷并采取纠正措施，使产品的可靠性达正措施，使产品的可靠性达到规定的要求。到规定的要求。主要适用于电子主要适用于电子产品，也适用于产品，也适用于部分机电产品。部分机电产品。产品的研制产品的研制阶段后

24、期，阶段后期，可靠性鉴定可靠性鉴定试验之前，试验之前，产品的技术产品的技术状态基本已状态基本已经确定。经确定。91 地址:沈阳市经济技术开发区八号路3-3号 可靠性实验按施加应力原那么试验类试验类型型试验试验性质性质相关标准和文件相关标准和文件目的目的适用对象适用对象适用时机适用时机可靠性可靠性鉴定鉴定试验试验统计统计试验试验GJB899AGB5080MIL-STD-781DMIL-HDBK-781AIEC605-5验证产品的设计验证产品的设计是是否达到规定的可靠否达到规定的可靠性要求性要求。主要适用于电子产品主要适用于电子产品，也适用于部分电气，也适用于部分电气、机电、光电、电化、机电、光电、电化学产品，还适用于成学产品，还适用于成败型产品。败型产品。产品设计定型产品设计定型阶段，产品的阶段，产品的技术状态已经技术状态已经固化。固化。可靠性可靠性验收验收试验试验统计统计试验试验GJB899AGB5080MIL-STD-781DMIL-HDBK-781AIEC605-5验证批生产产品的验证批生