可靠性基础知识.

1、第五章第五章 可靠性基础知识（中级）可靠性基础知识（中级）上海质量教育培训中心上海质量教育培训中心2005年年第一节第一节 可靠性的基本概念可靠性的基本概念一、故障（失效）及其分类一、故障（失效）及其分类1. 故障：产品或产品的一部分不能或将不能故障：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完成预定功能的事件或状态2故障分类故障分类 故障的规律故障的规律早期故障、偶然故障、耗损故障早期故障、偶然故障、耗损故障 故障的后果故障的后果致命性故障、非致命性故障致命性故障、非致命性故障 故障的统计特性故障的统计特性独立故障、从属故障独立故障、从属故障二、可靠性二、可靠性1可靠性：产品在

2、规定的条件下和规定的可靠性：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。时间内，完成规定功能的能力。 可靠性的概率度量称为可靠度可靠性的概率度量称为可靠度2产品可靠性分类：产品可靠性分类： 固有可靠性固有可靠性 可靠性可靠性 使用可靠性使用可靠性 基本可靠性基本可靠性 可靠性可靠性 任务可靠性任务可靠性三、维修性三、维修性 产品在规定的条件下和规定的时间内，按规产品在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。定状态的能力。 维修性是产品的一种特性；与产品可靠维修性是产品的一种特性；与产品可靠 性

3、密切相关性密切相关四、保障性四、保障性 系统（装备）的设计特性和计划的保障资源系统（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。满足平时和战时使用要求的能力。 包括两个方面的含义：与装备保障有关的包括两个方面的含义：与装备保障有关的 设计特性；保障资源的充足和适用程度。设计特性；保障资源的充足和适用程度。五、软件可靠性五、软件可靠性 产品可靠性有两部分构成：硬件可靠性及软件产品可靠性有两部分构成：硬件可靠性及软件 可靠性可靠性 与软件可靠性有关的标准：与软件可靠性有关的标准：IEC 60300-3-6软件可信性应用指南软件可信性应用指南IEC 61713软件生存期的软件可信性

4、应用指南软件生存期的软件可信性应用指南六、可用性和可信性的概念六、可用性和可信性的概念1可用性可用性 可用性是产品可靠性、维修性和维修保可用性是产品可靠性、维修性和维修保 障的综合反映障的综合反映2可信性可信性 可信性是一个集合术语，用来表示可用可信性是一个集合术语，用来表示可用性及其影响因素：可靠性、维修性、维修保性及其影响因素：可靠性、维修性、维修保障。障。七、可靠度函数、累积故障（失效）分布函数七、可靠度函数、累积故障（失效）分布函数1可靠度可靠度可靠度：可靠度：R(t) )tT(P)t (R 2累积故障分布函数：累积故障分布函数：F(t) tTPtF 1 tFtR3故障密度函数：故障密

5、度函数：f(t) dttdFtf duuftFt 0 tdu)u(f)t (R八、可靠性与维修性的常用度量八、可靠性与维修性的常用度量（一）可靠度（一）可靠度00N)t ( rN)t (R （二）故障（失效）率（二）故障（失效）率 ttNtrtS 故障率的单位故障率的单位1菲特（菲特（fit）=10-9/小时小时（三）平均失效（故障）前时间（三）平均失效（故障）前时间（MTTF） 0101NiitNMTTF 当产品的寿命分布服从指数分布当产品的寿命分布服从指数分布 01dteMTTFt（四）平均故障间隔时间（四）平均故障间隔时间（MTBF）1 （其中（其中T为总试验时间）为总试验时间） 010

6、01NTtNMTBFNii 2完全修复的产品完全修复的产品 dttRMTTFMTBF0 （五）贮存寿命（五）贮存寿命 产品在规定条件下贮存时，仍能满足规产品在规定条件下贮存时，仍能满足规定质量要求的时间长度。定质量要求的时间长度。（六）平均修复时间（六）平均修复时间（MTTR） niin/tMTTR1 式中式中ti：第：第i次修复时间次修复时间n：修复次数：修复次数九、浴盆曲线九、浴盆曲线1早期故障期早期故障期 2偶然故障期偶然故障期 3耗损故障期耗损故障期维修后故维修后故障率下降障率下降耗损故障耗损故障偶然故障偶然故障早期故障早期故障t规定的故障率规定的故障率AB使用寿命使用寿命十、可靠性与

7、产品质量的关系十、可靠性与产品质量的关系 性能指标性能指标 产品质量产品质量 专门特性（包括可靠性、维专门特性（包括可靠性、维 修性、保障性等）修性、保障性等）第二节第二节 基本可靠性设计与分析技术基本可靠性设计与分析技术一、可靠性设计的基本内容一、可靠性设计的基本内容 规定定性定量的可靠性要求规定定性定量的可靠性要求 建立可靠性模型建立可靠性模型 可靠性分配可靠性分配 可靠性预计可靠性预计 可靠性设计准则可靠性设计准则 耐环境设计耐环境设计 元器件选用与控制元器件选用与控制 电磁兼容设计电磁兼容设计 降额设计与热设计降额设计与热设计 可靠性模型可靠性模型 串联模型：组成产品的所有单元中任一单

8、串联模型：组成产品的所有单元中任一单 元发生故障都会导致整个产品元发生故障都会导致整个产品 故障故障 并联模型：组成产品所有单元同时工作时，并联模型：组成产品所有单元同时工作时， 只要有一个单元不发生故只要有一个单元不发生故障，产障，产 品就不会故障，亦称贮备品就不会故障，亦称贮备模型模型式中式中Ri(t)与与i(t)第第i单元的可靠度与故障率；单元的可靠度与故障率； Rs(t)与与s(t)第第i单元的可靠度与故障率；单元的可靠度与故障率；二、可靠性分配二、可靠性分配 在产品设计阶段，将产品的可靠性定量要求在产品设计阶段，将产品的可靠性定量要求按规定的准则分配到规定的产品层次的过程。按规定的准

9、则分配到规定的产品层次的过程。 常用方法：评分分配法；比例分配法常用方法：评分分配法；比例分配法 评分分配法评分分配法 选择故障率入为分配参数，主要考虑四个选择故障率入为分配参数，主要考虑四个影响因素：影响因素：复杂度：组成分系统的元器件数数量及组装复杂度：组成分系统的元器件数数量及组装 调试的难易程度调试的难易程度技术成熟度：分系统的技术水平和成熟程度技术成熟度：分系统的技术水平和成熟程度重要度：分系统的重要性重要度：分系统的重要性环境条件：分系统所处环境条件环境条件：分系统所处环境条件 每个因素的分值在每个因素的分值在1-10之间之间分配公式：分配公式：siiC （1）（2） /iiC （

10、3） 41jijiy （4） uii1 三、可靠性预计三、可靠性预计 根据产品各组成部分的可靠性预测产品在规根据产品各组成部分的可靠性预测产品在规 定的工作条件下的可靠性定的工作条件下的可靠性 常用方法：元器件计数法；应力分析法常用方法：元器件计数法；应力分析法 元器件计数法预计公式：元器件计数法预计公式： niQiGiisN1 应力分析法预计公式：应力分析法预计公式：（1）KEbp （2） nipisiN1 （3）SSMTBF 1 四、故障模式、影响及危害分析四、故障模式、影响及危害分析1. FMECA2. FMECA包括包括FMEA和和CA FMEA CA3严酷度及其分类严酷度及其分类I类

11、（灾难性故障）类（灾难性故障）II类（致命性故障）类（致命性故障）III类（严重故障）类（严重故障）IV类（轻度故障）类（轻度故障）4故障概率等级故障概率等级A级（经常发生，大于总故障概率的级（经常发生，大于总故障概率的0.2）B级（很可能发生，为总故障概率的级（很可能发生，为总故障概率的0.10.2）C级（偶然发生，为总故障概率的级（偶然发生，为总故障概率的0.010.1）D级（很少发生，为总故障概率的级（很少发生，为总故障概率的0.0010.01）E级（极不可能发生，小于总故障概率的级（极不可能发生，小于总故障概率的0.001）（一）（一）FMECA的实施步骤的实施步骤（1）掌握产品结构和

12、功能的有关资料）掌握产品结构和功能的有关资料（2）掌握产品启动、运行、操作、维修资料）掌握产品启动、运行、操作、维修资料（3）掌握产品所处环境条件的资料）掌握产品所处环境条件的资料（4）定义产品及其功能和最低工作要求）定义产品及其功能和最低工作要求（5）按照产品功能方框图画出可靠性框图）按照产品功能方框图画出可靠性框图（6）确定分析级别）确定分析级别（7）描述故障模式、分析原因及影响）描述故障模式、分析原因及影响（8）找出故障的检测方法）找出故障的检测方法（9）找出预防措施）找出预防措施（10）确定严酷度）确定严酷度（11）确定故障概率等级）确定故障概率等级（12）填写）填写FMEA表，绘制危

13、害性矩阵表，绘制危害性矩阵故障模式及影响分析表故障模式及影响分析表初始约定层次初始约定层次 任任 务务 审审 核核 第第 页共页共 页页约定层次约定层次 分析人员分析人员 批批 准准 填表日期填表日期故故 障障 影影 响响代代码码产产品品或或功功能能标标志志功功能能故故障障模模式式故故障障原原因因任任务务阶阶段段与与工工作作方方法法局局部部影影响响高高一一层层次次影影响响最最终终影影响响故故障障检检测测方方法法补补偿偿措措施施严严酷酷度度类类别别备备注注五、失效（故障）树分析五、失效（故障）树分析 FTA 故障树分析的一般要求故障树分析的一般要求（1）故障树分析的准备工作）故障树分析的准备工作

14、（2）故障树的建造）故障树的建造（3）故障树的定性分析）故障树的定性分析（4）故障树的定量分析）故障树的定量分析（5）编写故障树分析报告）编写故障树分析报告六、维修性设计六、维修性设计（1）简化设计简化设计（2）可达性设计可达性设计（3）标准化、互换性与模块化设计标准化、互换性与模块化设计（4）防差错及识别标志设计防差错及识别标志设计（5）维修安全性设计维修安全性设计（6）故障检测设计故障检测设计（7）维修中的人的因素工程设计维修中的人的因素工程设计第三节第三节 可靠性试验可靠性试验 可靠性试验的概念可靠性试验的概念 可靠性试验：实验室试验，现场试验可靠性试验：实验室试验，现场试验可靠性试验可

15、靠性试验工程试验工程试验统计试验统计试验环境应力筛选试验环境应力筛选试验可靠性增长试验可靠性增长试验可靠性测定试验可靠性测定试验可靠性鉴定试验可靠性鉴定试验可靠性验收试验可靠性验收试验一、环境应力筛选一、环境应力筛选二、可靠性增长试验二、可靠性增长试验三、加速寿命试验三、加速寿命试验四、可靠性测定试验四、可靠性测定试验五、可靠性鉴定试验五、可靠性鉴定试验六、可靠性验收试验六、可靠性验收试验第五节第五节 可信性管理可信性管理（一）可信性管理应遵循的原则（一）可信性管理应遵循的原则（1）可信性设计与性能设计同步进行）可信性设计与性能设计同步进行（2）将可信性管理纳入统一计划）将可信性管理纳入统一计

16、划（3）遵循预防为主、早期投入的方针）遵循预防为主、早期投入的方针（4）重视和加强信息工作与故障报告、分析、）重视和加强信息工作与故障报告、分析、 纠正措施系统纠正措施系统（5）贯彻可信性有关法规和标准）贯彻可信性有关法规和标准（6）严格技术状态管理）严格技术状态管理（7）坚持一次成功的思想）坚持一次成功的思想（8）严格进行可信性评审）严格进行可信性评审二、可靠管理的基本职能、对象和方法二、可靠管理的基本职能、对象和方法1职能职能 计划计划 组织组织 监督监督 控制控制 指导指导2对象对象 产品开发、生产、使用过程中与可信性产品开发、生产、使用过程中与可信性有关全部活动。有关全部活动。3管理的基本方法管理的基本方法管理的计划管理的计划管理的组织管理的组织管理的监督管理的监督管理的控制管理的控制三、建立故障报告、分析和纠正措施系统三、建立故障报告、分析和纠正措施系统 （FRACAS）1故障报告故障