质量管理与可靠性12

第12章

可靠性基础知识12.1基本概念12.1.1可靠性的基本概念可靠性概念

经典的定义：产品在规定条件下和在规定的时间内，完成规定功能的能力。（三要素）用概率→可靠度产品→硬件，软件和流程性材料。产品的可靠性是指产品全寿命周期的可靠性、与设计、制造、使用密切相关（全寿命）。各个阶段段对可靠靠性的影影响大小小：设计40～50%制造20～30%固有可靠靠性使用20～30%使用可靠靠性实际过程程中表现现出的能能力——使用可靠靠性，与与安装、、操作使使用、维维修保障障有关。。还可分为为：基本本可靠性性、任务务可靠性性。在规定任任务剖面面内完成成规定的的功能的的能力。。第12章可靠性基基础知识识12.1.2故障及其其分类条件、时时间容易易理解，，功能→故故障产品或其其一部分分不能本本将不完完成预定定的功能能的事件件或状态态称为故故障。对于不可可修的产产品也称称失效。。故障——表现形式式——故障模式式物理、化化学变化化的原因因——机理第12章可靠性基基础知识识分类有多多种方法法：由后果——致命和非非致命统计——独立和从从属规律——早期、偶偶然和耗耗损第12章可靠性基基础知识识12.1.3维修性定义：产产品在规规定条件件下、时时间内，，按规定定的程序序和方法法进行维维修时，，保持或或恢复其其规定状状态的能能力。条件：机机构和场场所，人人、设备备、工具具、备件件、资料料。程序、方方法：技技术文件件规定的的，维修修工作、、类型、、步骤方方法。维修性也也是产品品设计赋赋予的固固有特性性。第12章可靠性基基础知识识12.1.4可信性和和可用性性可信性是是表示可可用性及及其影响响因素。。可靠性性、维修修性、维维修保障障性的非非定量综综合描述述。可用性是是在要求求的外部部资源得得到保证证前提下下，产品品在规定定条件下下和规定定时刻或或时间区区间内处处于执行行规定功功能状态态的能力力，R.M..S综合反映映概率度量量→可用用度（有效度度）第12章可靠性基基础知识识12.1.5可靠性与与产品质质量的关关系质量：性能特性性——容易评价价专门特性性——可用性、、难于直直观判断断安全性——难于直观观判断经济性——容易判别别、比较较时间性——容易判别别、比较较适用性——容易判别别、比较较

第12章可靠性基基础知识识12.1.6可靠性发发展历史史二战：雷雷达军事→电电子→机机械→其其它、民民用可靠性—维修性—维修保障障性—安全性宏观→微微观.定性→定定量.手工→计计算机统计试验验→工程程试验、、筛选、、强化.以可靠性性为中心心的全面面质量管管理可靠性与与性能最最大区别别：看不不见、测测不到。。但可以统统计、评评估。第12章可靠性基基础知识识12.2可靠性、、维修性性的常用用度量参参数12.2.1累积故障障概率分分布函数数、可靠靠度函数数、故障障率函数数累积故障障概率分分布函数数F(t))=P(T≤t)F(t))=1－R(t))R(t))+F(t))=1第12章可靠性基基础知识识第12章可靠性基基础知识识可靠度函函数能力——概率→可可靠度R(t))=P((T>>t)T

———产品故障障前的工工作时间间，随机机变量。。t——规定时间间设有No个产品投投入使用用，r(t))——故障数。。R(t))=((No-r(t)))//NoF(t))=r(t)//No第12章可靠性基基础知识识第12章可靠性基基础知识识故障概率率密度函函数某种产品品，试验验可得直直方图f(t))==R(t))、F((t))的的性质取值范围围（概率率）【0.1】单调性：非增、非非减对称性1－F（t）1－R(t))第12章可靠性基基础知识识12.2.2故障率与与浴盆曲曲线故障率函函数（失失效率））某时刻尚尚未发生生故障的的产品，，在该时时刻后单单位时间间内发生生故障的的概率——故障率（（风险函函数）λ(t)==λ0———指数分布布第12章可靠性基基础知识识浴盆曲线线第12章可靠性基基础知识识①早期故故障阶段段机械：跑跑合期（（磨合期期）、设设计缺陷陷、加工工缺陷、、安装缺缺陷②偶然：：偶然因因素，操操作、负负荷③耗损：：老化、、疲劳、、磨损、、腐蚀。。可通过过维修、、更换第12章可靠性基基础知识识故障率与与可靠度度及故障障密度函函数的关关系四个函数之间间的关系系：R(t))F(t))λ(t))f(t))第12章可靠性基基础知识识12.2.3平均故障障前时间间与平均均故障间间隔时间间平均故障障前时间间（MTTF）MTTF=∑∑ti/N每每个产产品的寿寿命平均故障障间隔时时间（MTBF）MTBF=∑∑ti/N每每次故故障前的的寿命产品的MTBF与产品维维修效果果有关。。基本修复复和完全全修复

第12章可靠性基基础知识识产品的特特征寿命命产品寿命命：可靠靠寿命、、使用寿寿命、总总寿命、、贮存期期限可靠寿命命：tR一定可靠靠度下的的寿命使用寿命命：tr一定故障障率下的的寿命总寿命：：投入使使用到报报废的总总工作时时间贮存期限限：在规规定条件件下，产产品能贮贮存的日日历持续续时间→→启封使使用能满满足规定定要求。。第12章可靠性基基础知识识平均修复复时间MTTR和可用度度AMTTR==∑ττi/NA=MTBF/((MTTR+MTBF)第12章可靠性基基础知识识12.3可靠性设设计、分分析12.3.1可靠性设设计产品的可可靠性与与设计、、生产和和管理相相关可靠性设设计水平平与固有有可靠性性关系重重大。可靠性设设计的主主要技术术：规定定性性定量的的可靠性性要求——可靠性指指标指标体系系：目标标、产品品质量水水平、考考核、验验证、动动力，MTBF、MTTF、MTTR、A、λ(t)、R(t))第12章可靠性基基础知识识12.3.2可靠性模模型产品系统统级、分分系统级级、部件件级的可可靠性模模型功能→数数学方法：定量的可可靠性分分析，分分配、预预计、评评估乘法模型型（串联联）加法模型型（并联联）第12章可靠性基基础知识识第12章可靠性基基础知识识第12章可靠性基基础知识识12.3.3可靠性分分配Rs(t))==f((R1,R2,···Rn)Rs*：R1*,R2*,···Rn*把总的可可靠性定定量要求求分配到到规定的的层次，，使可靠靠性、性性能、经经济性达达到综合合平衡。。λs=∑λi----λi=λs/n第12章可靠性基基础知识识评分分配配法：λi=CiλsCi——第i个子系统统的评分分系数Ci=wi/wwi——第i个子系统统的评分分数w——系统的评评分数第12章可靠性基基础知识识12.3.4可靠性预预计对产品可可靠性的的定量估估计R1，R2，···RnRs串联模型型：Rs=R1*R2*···**Rn=∏Ri相似产品品可靠性性数据、、结构构构成、特特点、环环境第12章可靠性基基础知识识12.3.5可靠性设设计准则则原有的工工程经验验总结：：条理化化、系统统化、标标准化、、科学化化。产品类型型、重要要程度及及要求、、特点，，类似产产品经验验，已有有的标准准、规范范，概率率设计方方法第12章可靠性基基础知识识耐环境设设计产品使用用环境的的影响：：振动、、冲击、、噪音、、防潮、、防腐、、热设计计。电子元器器件的选选用与控控制（数数据）电子元器器件可靠靠性设计计数据。。电磁兼容容性设计计降额设计计和热设设计第12章可靠性基基础知识识12.4可靠性分分析12.4.1故障模式式影响及及危害性性分析（FMECA）可靠性——故障，减减少故障障→危害害、安全全性→可可靠性影影响故障模式式→产品品功能影影响→单单点故障障。影响的严严重程度度（严酷酷度）＋＋发生概概率→危危害提出出可能的的预防第12章可靠性基基础知识识FMECA实施步骤骤危害性矩矩阵图危害性——以线段长长段评定定FMECA用途①确确定关关键件和和重要件件②单单点故故障和薄薄弱环节节③

为维维修性、、测试性性、安全全性、保保障性、、试验提提出信息息第12章可靠性基基础知识识第12章可靠性基基础知识识FMECA的工作效效果因素素①分分析者者的水平平②可可利用用的信息息③分分析的的时机，，设计过过程第12章可靠性基基础知识识12.4.2维修性设设计产品的维维修性是是设计出出来的。。维修性定定性设计计主要有有：简化化设计、、可达性性设计、、标准化化互换性性与模块块化设计计、防差差错及识识别标志志设计、、维修安安全设计计、故障障检测设设计、维维修中人人素工程程设计等等。第12章可靠性基基础知识识(1)简化设计计：尽可可能采用用最简单单的结构构和外形形,以降低低对使用用和维修修人员的的技能要要求。(2)可达性设设计：是是当产品品发生故故障进行行维修时时,容易接近近需维修修部位的的设计。。(3)标准化、、互换性性与模块块化设计计。(4)防差错及及识别标标志设计计。(5)维修安全全性设计计。(6)故障检测测设计。。(7)维修中的的人素工工程设计计。第12章可靠性基基础知识识12.5可靠性试试验作用：调调查、分分析和评评价的手手段目的：①①定量要要求，合合格与否否②保证可可靠性，，实现可可靠性增增长分类：地点——实验室、、现场试试验目的——工程试验验、统计计试验应力筛选选、鉴定定可靠性增增长、验验收第12章可靠性基基础知识识12.5.1环境应力力筛选低于极限限的环境境应力，，模拟真真实条件件。剔除早期期故障，，100%%筛选12.5.2可靠性增增长暴露产品品薄弱环环节，改改进薄弱弱环节，，提高可可靠性Rs=R1*R2*···**Rn=∏RiRs≤Min(Ri)第12章可靠性基基础知识识12.5.3可靠性测测定试验验测定产品品的R定时、定定数截尾尾MTBF→指数分布布为前提提假设12.5.4可靠性鉴鉴定试验验开发产品品的R——规定R要求的验验证。具有代表表性的产产品，规规定的条条件，定定型依据据国家标准准，企业业标准第12章可靠性基基础知识识12.5.5验收试验验交付使用用产品的的可靠性性试验→→验收统统计试验验。序贯、定定时、定定数截尾尾抽样试验验。第12章可靠性基基础知识识12.6可靠性管管理12.6.1基基本原原则可靠性管管理，从从系统的的观点出出发，用用科学的的计划、、组织、、监督和和控制可靠性活动开展展，以最最少的资资源实现现用户要要求