第五章人機(jī)系統(tǒng)可靠性j

安全人機(jī)工程學(xué)主講鄭重E_mail:46896257@安全工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程1第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性

內(nèi)容提要

6.1可靠性的概念6.2可靠性度量6.3人的可靠性6.4機(jī)的可靠性6.5人機(jī)系統(tǒng)的可靠性

6.6提高人機(jī)系統(tǒng)的可靠性的途徑

26.1可靠性的概念第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性3第一節(jié)可靠性概念第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性

可靠性是指研究對(duì)象在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。4第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性6.2可靠性度量5可靠性常用的度量有可靠度不可靠度故障概率密度函數(shù)故障率平均無(wú)故障時(shí)間維修度有效度第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性6在規(guī)定條件下對(duì)12個(gè)不可修產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)替換試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖所示，圖中“×”均為產(chǎn)品出現(xiàn)故障時(shí)的時(shí)間，t為規(guī)定時(shí)間，求以上情況的產(chǎn)品可靠度估計(jì)值。規(guī)定時(shí)間第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性可靠性常用的度量有可靠度7故障的累積分布函數(shù)（不可靠度）：表示在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間t內(nèi)，未完成規(guī)定功能的概率（或發(fā)生故障的概率），記為。和互為對(duì)立事件?？煽啃猿Ｓ玫亩攘坑锌煽慷炔豢煽慷鹊诙?jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性8圖典型的可靠度和不可靠度曲線9

例假設(shè)有220臺(tái)內(nèi)燃機(jī)，工作到500h時(shí)有20臺(tái)發(fā)生故障，工作到1000h時(shí)，總共有106臺(tái)發(fā)生故障,求這批內(nèi)燃機(jī)在500H及1000H的近似可靠度。

第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性10可靠性常用的度量有可靠度不可靠度故障概率密度函數(shù)第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性壽命的直方圖壽命的概率密度函數(shù)tf(t)f(t)ot壽命故障發(fā)生臺(tái)數(shù)故障概率密度函數(shù)反映出產(chǎn)品在單位時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生失效或故障的比例或頻率11、、之間的關(guān)系。第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性可靠度函數(shù)與累積故障分布函數(shù)的性質(zhì)12可靠性常用的度量有可靠度不可靠度故障概率密度函數(shù)故障率第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性故障率λ(t)又稱(chēng)為失效率，是指設(shè)備工作到某一時(shí)刻時(shí)，尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品，在下一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障或失效的概率。

13典型的故障率函數(shù)的曲線浴盆曲線中故障率在三個(gè)時(shí)期的變化情況，很難用某一函數(shù)完整地表達(dá)出來(lái)，一般可近似表示為第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性14簡(jiǎn)化的浴盆曲線第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性15一般設(shè)備故障率曲線的基本形式第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性16復(fù)雜設(shè)備故障率曲線第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性17第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性18

例有100臺(tái)內(nèi)燃機(jī)，在第50H內(nèi)都沒(méi)有發(fā)生故障，在0～51H內(nèi)有一臺(tái)發(fā)生故障，51～52H內(nèi)有3臺(tái)發(fā)生故障，求內(nèi)燃機(jī)在50H及51H時(shí)的故障率。

第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性例有甲、乙兩種產(chǎn)品，甲種產(chǎn)品在t=0h時(shí)，有N=100個(gè)產(chǎn)品開(kāi)始工作，在t=100h前有2個(gè)故障，而在100h-105h內(nèi)有1個(gè)產(chǎn)品故障率，乙種產(chǎn)品在t=0h時(shí)，也有N=100個(gè)產(chǎn)品開(kāi)始工作，在t=1000h前共有51個(gè)產(chǎn)品故障，而在1000-1005h內(nèi)有1個(gè)產(chǎn)品故障，試計(jì)算甲產(chǎn)品在100h處和乙產(chǎn)品在1000h處的故障率與故障密度。19也叫平均無(wú)故障工作時(shí)間θ=<t>=t/nt—總工作時(shí)間；n—故障（或失效）次數(shù)或試驗(yàn)產(chǎn)品數(shù)。故障率

=1/平均無(wú)故障時(shí)間=1/θ

可靠性常用的度量有可靠度不可靠度故障概率密度函數(shù)故障率平均無(wú)故障時(shí)間維修度有效度第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性20平均故障前時(shí)間MTTF：定義為無(wú)故障工作時(shí)間T的數(shù)學(xué)期望。MTTF（MeanTimetoFailure）一般針對(duì)不可修復(fù)產(chǎn)品，而對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品采用MTBF（MeanTimeBetweenFailures）。設(shè)有N個(gè)設(shè)備，工作到t1時(shí)刻有n1個(gè)發(fā)生故障，工作到ti時(shí)刻有ni個(gè)發(fā)生故障，共有m組，則平均壽命E為：第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性平均無(wú)故障時(shí)間21故障前時(shí)間中值tmed：在tmed之前發(fā)生故障的概率為50%，在tmed之后發(fā)生故障的概率同樣也是50%。眾數(shù)tmode

：最可能發(fā)生故障的時(shí)間。第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性22第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性23常用的故障分布-------指數(shù)分布（產(chǎn)品處于偶然故障期時(shí)）故障概率密度函數(shù)可靠度函數(shù)累計(jì)故障概率數(shù)字特征：數(shù)學(xué)期望：方差：平均壽命：第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性24例：某設(shè)備的平均壽命為5000h，試求其使用150h后的可靠度，設(shè)故障分布服從指數(shù)分布。第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性25第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性26例、有某型增壓器處于使用壽命期中工作，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)知道，其壽命服從指數(shù)分布，由實(shí)際統(tǒng)計(jì)得知在100H內(nèi)有1％發(fā)生故障，求可靠度R（2000）及中位壽命。

,第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性27例

調(diào)查某內(nèi)燃機(jī)110臺(tái)的故障情況，所得到的數(shù)據(jù)如表所示，求這種內(nèi)燃機(jī)的平均壽命E。表6-1、某內(nèi)燃機(jī)110臺(tái)發(fā)生故障情況調(diào)查表第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性28例

考慮概率密度函數(shù)t以h為單位。求均值，中數(shù)。第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性29例

令分別求其MTTF，并計(jì)算工作400h時(shí)的可靠度第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性30例

某部件的可靠度函數(shù)為式中，a為分布參數(shù)，表示部件的最大壽命。求相關(guān)聯(lián)的可靠性的概率密度和可靠性指標(biāo)MTTF、tmed。第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性31例

令式中，t的單位是年，取可靠度為0.9，則設(shè)計(jì)壽命為多少？第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性32正態(tài)分布1.正態(tài)分布特點(diǎn)正態(tài)分布是屬遞增型故障率IFR的概率分布。其故障密度函數(shù)為：

(7-6)其中：──均值，──標(biāo)準(zhǔn)差，──方差

第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性332.可靠性指標(biāo)的求解1)可靠度R:式中 由正態(tài)分布表中查得。2)故障率：3)平均壽命E:

第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性34維修性的特征量維修度（Maintainability)

是在規(guī)定條件下使用的產(chǎn)品，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按照規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí),保持或恢復(fù)到能完成規(guī)定功能狀態(tài)的概率.它是維修時(shí)間的函數(shù)記為M（τ）第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性35維修性的特征量修復(fù)率是修理時(shí)間已達(dá)到某個(gè)時(shí)刻尚未修復(fù)的產(chǎn)品,在該時(shí)刻后的單位時(shí)間內(nèi)完成修理的概率，記為μ（τ）式中維修時(shí)間的概率密度函數(shù)第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性36維修性的特征量平均修復(fù)時(shí)間（MeanTimeToRepair)

平均修復(fù)時(shí)間為可修復(fù)產(chǎn)品修復(fù)時(shí)間的均值.[總維修活動(dòng)時(shí)間(h)/維修次數(shù)]

記為τ,或MTTR第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性37維修性與可靠性指標(biāo)對(duì)比可靠性維修性累積分布不可靠度F(t)維修度M(τ)密度分布

f(t)

m(τ)率故障率λ(t)修復(fù)率μ(t)兩種狀態(tài)中停留時(shí)間(平均）平均無(wú)故障工作時(shí)間MTTR&MTBF平均修理時(shí)間MTTR第二節(jié)可靠性度量第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性38狹義可靠度和維修度的綜合稱(chēng)有效度，也叫廣義可靠度。其定義為：對(duì)于可維修產(chǎn)品，在規(guī)定條件下使用，在規(guī)定維修條件下修理，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)具有或維持起