可靠性基礎知識

1、第五章第五章 可靠性基礎知識（中級）可靠性基礎知識（中級）上海質(zhì)量教育培訓中心上海質(zhì)量教育培訓中心2005年年第一節(jié)第一節(jié) 可靠性的基本概念可靠性的基本概念一、故障（失效）及其分類一、故障（失效）及其分類1. 故障：產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芄收希寒a(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒?完成預定功能的事件或狀態(tài)完成預定功能的事件或狀態(tài)2故障分類故障分類 故障的規(guī)律故障的規(guī)律早期故障、偶然故障、耗損故障早期故障、偶然故障、耗損故障 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 故障的統(tǒng)計特性故障的統(tǒng)計特性獨立故障、從屬故障獨立故障、從屬故障二、可靠性二、可靠性1可靠性：產(chǎn)品在

2、規(guī)定的條件下和規(guī)定的可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的 時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。 可靠性的概率度量稱為可靠度可靠性的概率度量稱為可靠度2產(chǎn)品可靠性分類：產(chǎn)品可靠性分類： 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 任務可靠性任務可靠性三、維修性三、維修性 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，按規(guī)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或恢復執(zhí)行規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或恢復執(zhí)行規(guī)定狀態(tài)的能力。定狀態(tài)的能力。 維修性是產(chǎn)品的一種特性；與產(chǎn)品可靠維修性是產(chǎn)品的一種特性；與產(chǎn)品可靠 性

3、密切相關性密切相關四、保障性四、保障性 系統(tǒng)（裝備）的設計特性和計劃的保障資源系統(tǒng)（裝備）的設計特性和計劃的保障資源滿足平時和戰(zhàn)時使用要求的能力。滿足平時和戰(zhàn)時使用要求的能力。 包括兩個方面的含義：與裝備保障有關的包括兩個方面的含義：與裝備保障有關的 設計特性；保障資源的充足和適用程度。設計特性；保障資源的充足和適用程度。五、軟件可靠性五、軟件可靠性 產(chǎn)品可靠性有兩部分構(gòu)成：硬件可靠性及軟件產(chǎn)品可靠性有兩部分構(gòu)成：硬件可靠性及軟件 可靠性可靠性 與軟件可靠性有關的標準：與軟件可靠性有關的標準：IEC 60300-3-6軟件可信性應用指南軟件可信性應用指南IEC 61713軟件生存期的軟件可信性

4、應用指南軟件生存期的軟件可信性應用指南六、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 可用性是產(chǎn)品可靠性、維修性和維修?？捎眯允钱a(chǎn)品可靠性、維修性和維修保 障的綜合反映障的綜合反映2可信性可信性 可信性是一個集合術語，用來表示可用可信性是一個集合術語，用來表示可用性及其影響因素：可靠性、維修性、維修保性及其影響因素：可靠性、維修性、維修保障。障。七、可靠度函數(shù)、累積故障（失效）分布函數(shù)七、可靠度函數(shù)、累積故障（失效）分布函數(shù)1可靠度可靠度可靠度：可靠度：R(t) )tT(P)t (R 2累積故障分布函數(shù)：累積故障分布函數(shù)：F(t) tTPtF 1 tFtR3故障密度函數(shù)：故障密

5、度函數(shù)：f(t) dttdFtf duuftFt 0 tdu)u(f)t (R八、可靠性與維修性的常用度量八、可靠性與維修性的常用度量（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 故障率的單位故障率的單位1菲特（菲特（fit）=10-9/小時小時（三）平均失效（故障）前時間（三）平均失效（故障）前時間（MTTF） 0101NiitNMTTF 當產(chǎn)品的壽命分布服從指數(shù)分布當產(chǎn)品的壽命分布服從指數(shù)分布 01dteMTTFt（四）平均故障間隔時間（四）平均故障間隔時間（MTBF）1 （其中（其中T為總試驗時間）為總試驗時間） 010

6、01NTtNMTBFNii 2完全修復的產(chǎn)品完全修復的產(chǎn)品 dttRMTTFMTBF0 （五）貯存壽命（五）貯存壽命 產(chǎn)品在規(guī)定條件下貯存時，仍能滿足規(guī)產(chǎn)品在規(guī)定條件下貯存時，仍能滿足規(guī)定質(zhì)量要求的時間長度。定質(zhì)量要求的時間長度。（六）平均修復時間（六）平均修復時間（MTTR） niin/tMTTR1 式中式中ti：第：第i次修復時間次修復時間n：修復次數(shù)：修復次數(shù)九、浴盆曲線九、浴盆曲線1早期故障期早期故障期 2偶然故障期偶然故障期 3耗損故障期耗損故障期維修后故維修后故障率下降障率下降耗損故障耗損故障偶然故障偶然故障早期故障早期故障t規(guī)定的故障率規(guī)定的故障率AB使用壽命使用壽命十、可靠性與

7、產(chǎn)品質(zhì)量的關系十、可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量的關系 性能指標性能指標 產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量 專門特性（包括可靠性、維專門特性（包括可靠性、維 修性、保障性等）修性、保障性等）第二節(jié)第二節(jié) 基本可靠性設計與分析技術基本可靠性設計與分析技術一、可靠性設計的基本內(nèi)容一、可靠性設計的基本內(nèi)容 規(guī)定定性定量的可靠性要求規(guī)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 可靠性預計可靠性預計 可靠性設計準則可靠性設計準則 耐環(huán)境設計耐環(huán)境設計 元器件選用與控制元器件選用與控制 電磁兼容設計電磁兼容設計 降額設計與熱設計降額設計與熱設計 可靠性模型可靠性模型 串聯(lián)模型：組成產(chǎn)品的所有單元中任一單

8、串聯(lián)模型：組成產(chǎn)品的所有單元中任一單 元發(fā)生故障都會導致整個產(chǎn)品元發(fā)生故障都會導致整個產(chǎn)品 故障故障 并聯(lián)模型：組成產(chǎn)品所有單元同時工作時，并聯(lián)模型：組成產(chǎn)品所有單元同時工作時， 只要有一個單元不發(fā)生故只要有一個單元不發(fā)生故障，產(chǎn)障，產(chǎn) 品就不會故障，亦稱貯備品就不會故障，亦稱貯備模型模型式中式中Ri(t)與與i(t)第第i單元的可靠度與故障率；單元的可靠度與故障率； Rs(t)與與s(t)第第i單元的可靠度與故障率；單元的可靠度與故障率；二、可靠性分配二、可靠性分配 在產(chǎn)品設計階段，將產(chǎn)品的可靠性定量要求在產(chǎn)品設計階段，將產(chǎn)品的可靠性定量要求按規(guī)定的準則分配到規(guī)定的產(chǎn)品層次的過程。按規(guī)定的準

9、則分配到規(guī)定的產(chǎn)品層次的過程。 常用方法：評分分配法；比例分配法常用方法：評分分配法；比例分配法 評分分配法評分分配法 選擇故障率入為分配參數(shù)，主要考慮四個選擇故障率入為分配參數(shù)，主要考慮四個影響因素：影響因素：復雜度：組成分系統(tǒng)的元器件數(shù)數(shù)量及組裝復雜度：組成分系統(tǒng)的元器件數(shù)數(shù)量及組裝 調(diào)試的難易程度調(diào)試的難易程度技術成熟度：分系統(tǒng)的技術水平和成熟程度技術成熟度：分系統(tǒng)的技術水平和成熟程度重要度：分系統(tǒng)的重要性重要度：分系統(tǒng)的重要性環(huán)境條件：分系統(tǒng)所處環(huán)境條件環(huán)境條件：分系統(tǒng)所處環(huán)境條件 每個因素的分值在每個因素的分值在1-10之間之間分配公式：分配公式：siiC （1）（2） /iiC （

10、3） 41jijiy （4） uii1 三、可靠性預計三、可靠性預計 根據(jù)產(chǎn)品各組成部分的可靠性預測產(chǎn)品在規(guī)根據(jù)產(chǎn)品各組成部分的可靠性預測產(chǎn)品在規(guī) 定的工作條件下的可靠性定的工作條件下的可靠性 常用方法：元器件計數(shù)法；應力分析法常用方法：元器件計數(shù)法；應力分析法 元器件計數(shù)法預計公式：元器件計數(shù)法預計公式： niQiGiisN1 應力分析法預計公式：應力分析法預計公式：（1）KEbp （2） nipisiN1 （3）SSMTBF 1 四、故障模式、影響及危害分析四、故障模式、影響及危害分析1. FMECA2. FMECA包括包括FMEA和和CA FMEA CA3嚴酷度及其分類嚴酷度及其分類I類

11、（災難性故障）類（災難性故障）II類（致命性故障）類（致命性故障）III類（嚴重故障）類（嚴重故障）IV類（輕度故障）類（輕度故障）4故障概率等級故障概率等級A級（經(jīng)常發(fā)生，大于總故障概率的級（經(jīng)常發(fā)生，大于總故障概率的0.2）B級（很可能發(fā)生，為總故障概率的級（很可能發(fā)生，為總故障概率的0.10.2）C級（偶然發(fā)生，為總故障概率的級（偶然發(fā)生，為總故障概率的0.010.1）D級（很少發(fā)生，為總故障概率的級（很少發(fā)生，為總故障概率的0.0010.01）E級（極不可能發(fā)生，小于總故障概率的級（極不可能發(fā)生，小于總故障概率的0.001）（一）（一）FMECA的實施步驟的實施步驟（1）掌握產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和

12、功能的有關資料）掌握產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能的有關資料（2）掌握產(chǎn)品啟動、運行、操作、維修資料）掌握產(chǎn)品啟動、運行、操作、維修資料（3）掌握產(chǎn)品所處環(huán)境條件的資料）掌握產(chǎn)品所處環(huán)境條件的資料（4）定義產(chǎn)品及其功能和最低工作要求）定義產(chǎn)品及其功能和最低工作要求（5）按照產(chǎn)品功能方框圖畫出可靠性框圖）按照產(chǎn)品功能方框圖畫出可靠性框圖（6）確定分析級別）確定分析級別（7）描述故障模式、分析原因及影響）描述故障模式、分析原因及影響（8）找出故障的檢測方法）找出故障的檢測方法（9）找出預防措施）找出預防措施（10）確定嚴酷度）確定嚴酷度（11）確定故障概率等級）確定故障概率等級（12）填寫）填寫FMEA表，繪制危

13、害性矩陣表，繪制危害性矩陣故障模式及影響分析表故障模式及影響分析表初始約定層次初始約定層次 任任 務務 審審 核核 第第 頁共頁共 頁頁約定層次約定層次 分析人員分析人員 批批 準準 填表日期填表日期故故 障障 影影 響響代代碼碼產(chǎn)產(chǎn)品品或或功功能能標標志志功功能能故故障障模模式式故故障障原原因因任任務務階階段段與與工工作作方方法法局局部部影影響響高高一一層層次次影影響響最最終終影影響響故故障障檢檢測測方方法法補補償償措措施施嚴嚴酷酷度度類類別別備備注注五、失效（故障）樹分析五、失效（故障）樹分析 FTA 故障樹分析的一般要求故障樹分析的一般要求（1）故障樹分析的準備工作）故障樹分析的準備工作

14、（2）故障樹的建造）故障樹的建造（3）故障樹的定性分析）故障樹的定性分析（4）故障樹的定量分析）故障樹的定量分析（5）編寫故障樹分析報告）編寫故障樹分析報告六、維修性設計六、維修性設計（1）簡化設計簡化設計（2）可達性設計可達性設計（3）標準化、互換性與模塊化設計標準化、互換性與模塊化設計（4）防差錯及識別標志設計防差錯及識別標志設計（5）維修安全性設計維修安全性設計（6）故障檢測設計故障檢測設計（7）維修中的人的因素工程設計維修中的人的因素工程設計第三節(jié)第三節(jié) 可靠性試驗可靠性試驗 可靠性試驗的概念可靠性試驗的概念 可靠性試驗：實驗室試驗，現(xiàn)場試驗可靠性試驗：實驗室試驗，現(xiàn)場試驗可靠性試驗可

15、靠性試驗工程試驗工程試驗統(tǒng)計試驗統(tǒng)計試驗環(huán)境應力篩選試驗環(huán)境應力篩選試驗可靠性增長試驗可靠性增長試驗可靠性測定試驗可靠性測定試驗可靠性鑒定試驗可靠性鑒定試驗可靠性驗收試驗可靠性驗收試驗一、環(huán)境應力篩選一、環(huán)境應力篩選二、可靠性增長試驗二、可靠性增長試驗三、加速壽命試驗三、加速壽命試驗四、可靠性測定試驗四、可靠性測定試驗五、可靠性鑒定試驗五、可靠性鑒定試驗六、可靠性驗收試驗六、可靠性驗收試驗第五節(jié)第五節(jié) 可信性管理可信性管理（一）可信性管理應遵循的原則（一）可信性管理應遵循的原則（1）可信性設計與性能設計同步進行）可信性設計與性能設計同步進行（2）將可信性管理納入統(tǒng)一計劃）將可信性管理納入統(tǒng)一計

16、劃（3）遵循預防為主、早期投入的方針）遵循預防為主、早期投入的方針（4）重視和加強信息工作與故障報告、分析、）重視和加強信息工作與故障報告、分析、 糾正措施系統(tǒng)糾正措施系統(tǒng)（5）貫徹可信性有關法規(guī)和標準）貫徹可信性有關法規(guī)和標準（6）嚴格技術狀態(tài)管理）嚴格技術狀態(tài)管理（7）堅持一次成功的思想）堅持一次成功的思想（8）嚴格進行可信性評審）嚴格進行可信性評審二、可靠管理的基本職能、對象和方法二、可靠管理的基本職能、對象和方法1職能職能 計劃計劃 組織組織 監(jiān)督監(jiān)督 控制控制 指導指導2對象對象 產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、使用過程中與可信性產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、使用過程中與可信性有關全部活動。有關全部活動。3管理的基本方法管理的基本方法管理的計劃管理的計劃管理的組織管理的組織管理的監(jiān)督管理的監(jiān)督管理的控制管理的控制三、建立故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)三、建立故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng) （FRACAS）1故障報告故障