設(shè)備的可靠性管理

設(shè)備的可靠性管理1第一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一可靠性：是指系統(tǒng)、設(shè)備或零部件在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。設(shè)備的可靠性能用可靠度表示?？煽啃灾笜?biāo)則不能用儀表測定，要想衡量設(shè)備的可靠性，必須進(jìn)行可靠性研究、試驗和分析，才有可能作出正確的估計和評定。引言第七章設(shè)備的可靠性管理2023/6/72第二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一可靠性是衡量設(shè)備好壞的一個重要指標(biāo)。衛(wèi)星、宇航設(shè)備、航空航天設(shè)備、飛行器要求極高的可靠性交通工具、電力設(shè)備、水電站等也要求很高的可靠性問題：如何來保證設(shè)備的可靠性呢？（設(shè)計＋使用）設(shè)備的可靠性如何來估算？設(shè)備的壽命和故障如何分布？引言第七章設(shè)備的可靠性管理2023/6/73第三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一本章主要內(nèi)容：第一節(jié)系統(tǒng)的可靠度計算第二節(jié)平均壽命和常用的故障分析函數(shù)第三節(jié)設(shè)備可靠性設(shè)計第四節(jié)設(shè)備維修性§目錄第七章設(shè)備可靠性管理2023/6/74第四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一本節(jié)主要講授內(nèi)容:一串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度二并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度三混聯(lián)系統(tǒng)的可靠度四復(fù)雜系統(tǒng)的可靠度§7.1系統(tǒng)可靠度計算第七章設(shè)備的可靠性管理2023/6/75第五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一一串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度假定設(shè)備系統(tǒng)中各元素的可靠性是獨立的。此設(shè)備的狀態(tài)不會影響另一臺設(shè)備的狀態(tài)；（實際上設(shè)備之間是存在相互影響的，即敏感性）這一構(gòu)件的功能是否正常，也與另一零件是否失效無關(guān)。系統(tǒng)的串聯(lián)就是事件的“交集”（或積）。設(shè)串聯(lián)元素的可靠度分別為R1、R2、…、Rn，則系統(tǒng)的可靠度為§7.1系統(tǒng)可靠度計算第七章設(shè)備的可靠性管理2023/6/76第六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一二并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度在由幾個元素組成的并聯(lián)系統(tǒng)中，只要有一個元素在發(fā)揮其功能則系統(tǒng)就能保待工作狀態(tài)。這種情況相當(dāng)于概率論中所說事件的“并集”（和）設(shè)并聯(lián)元素的可靠度分別為R1、R2、…、Rn，則此系統(tǒng)處于故障狀態(tài)的概率為（1－R1）×（l－R2）×…×（1－Rn）。因為可靠度與不可靠度之和為1所以，并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為：§7.1系統(tǒng)可靠度計算第七章設(shè)備的可靠性管理2023/6/77第七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一三混聯(lián)系統(tǒng)的可靠度混聯(lián)系統(tǒng)可靠度的計算沒有一成不變的公式，而需對串、并聯(lián)的具體方式進(jìn)行分析。它的計算是以式§7.1系統(tǒng)可靠度計算第七章設(shè)備的可靠性管理2023/6/78第八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一四復(fù)雜系統(tǒng)的可靠度討論：一組設(shè)備內(nèi)有n個相同的獨立的系統(tǒng)，每個系統(tǒng)的可靠度為R，在這n個系統(tǒng)中，有k個以上系統(tǒng)正常工作的概率RS§7.1系統(tǒng)可靠度計算第七章設(shè)備的可靠性管理2023/6/79第九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一本節(jié)主要講授內(nèi)容:一平均壽命二幾種常見的故障分布函數(shù)§7.2平均壽命和常用的故障分析函數(shù)第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/710第十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一一平均壽命對于可修復(fù)系統(tǒng)或設(shè)備，平均故障間隔期（MTBF）是它的平均壽命。式中：為設(shè)備在第i次故障前的無故障工作時間，可用兩次大修間的正常工作時間T代替（如果每次故障后進(jìn)行修理的話）；

n為設(shè)備發(fā)生的總的故障次數(shù)。§7.2平均壽命和常用的故障分析函數(shù)第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/711第十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一一平均壽命對于不可修復(fù)系統(tǒng)或機(jī)件來說，失效前平均時間（MTTF）是它的平均壽命，即從開始使用到失效報廢的平均時間。一般來說系統(tǒng)的MTTF是通過試驗得到的，特殊情況下，如不可修復(fù)系統(tǒng)的可靠度函數(shù)R（t）為指數(shù)分布時，系統(tǒng)的MTTF也可利用分布積分求得，即§7.2平均壽命和常用的故障分析函數(shù)第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/712第十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一二幾種常見的故障分布函數(shù)指數(shù)分布正態(tài)分布威布爾分布§7.2平均壽命和常用的故障分析函數(shù)第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/713第十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一二幾種常見的故障分布函數(shù)1、指數(shù)分布指數(shù)分布是設(shè)備可靠性中最廣泛的一種分布，是連續(xù)單參數(shù)分布。應(yīng)用一個簡單的指數(shù)分布函數(shù)，便可推導(dǎo)出設(shè)備的可靠度函數(shù)，即§7.2平均壽命和常用的故障分析函數(shù)第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/714第十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一二幾種常見的故障分布函數(shù)1、指數(shù)分布指數(shù)分布的故障分布密度函數(shù)f(t)、故障率函數(shù)Z（t）和平均壽命θ分別服從下列公式：在這種情況下，平均壽命也就是其分布參數(shù)λ的倒數(shù)，且MTBF與MTTF相等。

§7.2平均壽命和常用的故障分析函數(shù)第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/715第十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一二幾種常見的故障分布函數(shù)2、正態(tài)分布正態(tài)分布是數(shù)理統(tǒng)計中的經(jīng)典分布，是雙參數(shù)連續(xù)分布。用正態(tài)函數(shù)來表示故障分布密度的可靠度函數(shù)兩個參數(shù)，母體平均值的估計值θ和母體方差的估計值σ2分別為§7.2平均壽命和常用的故障分析函數(shù)第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/716第十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一二幾種常見的故障分布函數(shù)2、正態(tài)分布對于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布N（0，1），如果把標(biāo)準(zhǔn)離差u作為變量，則u的定義則u～N（0，1）于是可靠度函數(shù)即可變換為：§7.2平均壽命和常用的故障分析函數(shù)第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/717第十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一二幾種常見的故障分布函數(shù)3、威布爾分布(了解)威布爾是常用故障中較為復(fù)雜的一種，是三參數(shù)的連續(xù)分布，它是指數(shù)分布和正態(tài)分布的補(bǔ)充?？煽慷群瘮?shù)R(t)可用威布爾表示為§7.2平均壽命和常用的故障分析函數(shù)第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/718第十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一二幾種常見的故障分布函數(shù)3、威布爾分布（了解）對應(yīng)的故障分布密度函數(shù)f(t)和故障率函數(shù)Z(t)分別為：式中：a：形狀參數(shù)；B：尺度參數(shù)；C：位置參數(shù)§7.2平均壽命和常用的故障分析函數(shù)第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/719第十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一本節(jié)主要講授內(nèi)容:一可靠度設(shè)計的內(nèi)容、原則和基本程序二可靠性預(yù)測三冗余性設(shè)計四可靠度分配§7.3設(shè)備可靠性設(shè)計第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/720第二十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一設(shè)備實際工作時的可靠度R0，除受固有可靠度R1影響外，還受到使用可靠度R2的影響，這三者之間關(guān)系為：§7.3設(shè)備可靠性設(shè)計第七章設(shè)備的可靠度管理要求工程技術(shù)人員從可靠性設(shè)計和設(shè)備整個壽命周期的可靠性管理，兩方面提高設(shè)備的可靠度2023/6/721第二十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一一可靠度設(shè)計的內(nèi)容、原則和基本程序1內(nèi)容可靠性設(shè)計的內(nèi)容包括：對系統(tǒng)、設(shè)備的可靠性進(jìn)行預(yù)測，對系統(tǒng)、設(shè)備的可靠度進(jìn)行分配，進(jìn)行技術(shù)設(shè)計，進(jìn)行可靠性評審等工作。預(yù)測分配技術(shù)設(shè)計評審§7.3設(shè)備可靠性設(shè)計第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/722第二十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一一可靠度設(shè)計的內(nèi)容、原則和基本程序2原則

l）元器件、零部件的選擇要注意標(biāo)準(zhǔn)化、系列化；

2）盡量采用行之有效的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和典型線路，使整個設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單化、標(biāo)準(zhǔn)化、積木化、插件化；

3）盡量采用成熟的工藝規(guī)程和習(xí)慣的操作方法；

4）在可靠性技術(shù)設(shè)計時，采用新的設(shè)計方法，提高設(shè)計水平。§7.3設(shè)備可靠性設(shè)計第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/723第二十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一一可靠度設(shè)計的內(nèi)容、原則和基本程序3基本程序設(shè)備可靠性指標(biāo)的論證與確定設(shè)備可靠性預(yù)測和可靠度分配設(shè)備可靠性的改善設(shè)備可靠性設(shè)計定型§7.3設(shè)備可靠性設(shè)計第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/724第二十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一二可靠性預(yù)測當(dāng)系統(tǒng)、設(shè)備的設(shè)計方案初步確定以后，這時尚無生產(chǎn)方案，則不能對設(shè)備進(jìn)行可靠性試驗，但可以利用設(shè)備的零部件或系統(tǒng)的各組成單元的失效率數(shù)據(jù)來預(yù)測系統(tǒng)、設(shè)備實際工作可能達(dá)到的可靠性，這就稱作可靠性預(yù)測?！?.3設(shè)備可靠性設(shè)計第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/725第二十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一二可靠性預(yù)測可靠性預(yù)測的方法有兩種：

1）根據(jù)故障率或平均無故障工作時間，估計零部件、分系統(tǒng)或系統(tǒng)可能達(dá)到的可靠度；

2）計算系統(tǒng)在特定的應(yīng)用中符合性能和可靠性要求的概率?！?.3設(shè)備可靠性設(shè)計第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/726第二十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一三冗余性設(shè)計（略）冗余性設(shè)計是提高系統(tǒng)和設(shè)備可靠性的一種有效的技術(shù)設(shè)計方祛。它是為了保證完成系統(tǒng)和設(shè)備規(guī)定的功能而額外附加一些部件或手段，即使系統(tǒng)和設(shè)備中的某一部分發(fā)生故障，但整個系統(tǒng)和設(shè)備卻仍能正常工作的一種設(shè)計?！?.3設(shè)備可靠性設(shè)計第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/727第二十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一四可靠度分配可靠度分配是根據(jù)系統(tǒng)的可靠度目標(biāo)，合理調(diào)配各分系統(tǒng)的可靠度指標(biāo)?？煽啃灶A(yù)測是由元器件、零配件、部件、分系統(tǒng)到系統(tǒng)，自下而上進(jìn)行?？煽慷确峙湔孟喾?，一般是由系統(tǒng)、分系統(tǒng)、部件、零配件到元器件進(jìn)行分配?！?.3設(shè)備可靠性設(shè)計第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/728第二十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一可靠度分配的基本原則：對關(guān)鍵的分系統(tǒng)（或部件），分配的可靠度應(yīng)高一些；對比較復(fù)雜的分系統(tǒng)（部件）分配的可靠度應(yīng)低一些；對環(huán)境、使用條件不好的分系統(tǒng)（或部件》，分配的可靠度應(yīng)低一些；對于維修性好的分系統(tǒng)（或部件），分配的可靠度應(yīng)低一些。應(yīng)用這些原則還需根據(jù)各種因素進(jìn)行平衡協(xié)調(diào)?！?.3設(shè)備可靠性設(shè)計第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/729第二十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一本節(jié)主要講授內(nèi)容:一維修性的特征量二有效度§7.4設(shè)備的維修性第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/730第三十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一維修性：是在規(guī)定條件下使用的設(shè)備，在規(guī)定時間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時保持或恢復(fù)到能完成規(guī)定功能的能力?！?.4設(shè)備的維修性第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/731第三十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一一維修性的特征量維修性的特征量主要有三個：維修度修復(fù)率平均修復(fù)時間任一特征量只能表示維修性的某－特征方面?！?.4設(shè)備的維修性第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/732第三十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一一維修性的特征量維修度維修度M（t），是在規(guī)定條件下使用的設(shè)備，在規(guī)定時間內(nèi)按照規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時，保持和恢復(fù)到能完成規(guī)定功能狀態(tài)的概率。維修度M（t）對于時間的導(dǎo)數(shù)，稱為維修密度函數(shù)，記為m（t）維修密度函數(shù)表示在某一時刻t，設(shè)備系統(tǒng)或零部件可能修復(fù)的瞬時概率。

§7.4設(shè)備的維修性第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/733第三十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一一維修性的特征量修復(fù)率修復(fù)率u(t)，就是修理時間己達(dá)到某個時刻但尚未修復(fù)設(shè)備，在該時刻后的單位時間內(nèi)完成修理的概率，即§7.4設(shè)備的維修性第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/734第三十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一一維修性的特征量平均修復(fù)時間平均修復(fù)時間MTTR，就是修復(fù)時間的平均值。當(dāng)維修度M（t）按指數(shù)分布時，如果平均修復(fù)時間t=1/u，則維修度。

§7.4設(shè)備的維修性第七章設(shè)備的可靠度管理2023/6/735第三十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期一一維修性的特征量平均修復(fù)時間設(shè)備的修理時間通常包括下列各項時間消耗：

1）故障（失效）診斷時間，包括測試發(fā)生故障的分系統(tǒng)、部位、診斷、查找、確定故障發(fā)生的真正原因所需的時間；

2）修理準(zhǔn)備時間，包括備件、材料準(zhǔn)備，修理場所準(zhǔn)備，工具、試驗裝置準(zhǔn)備，技術(shù)資料準(zhǔn)備，修理人員的配備所需的時間；3