可靠性基础知识讲解

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 2005年 第一节 可靠性的基本概念 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 完成预定功能的事件或状态 2故障分类 ? 故障的规律 早期故障、偶然故障、耗损故障 ? 故障的后果 致命性故障、非致命性故障 ? 故障的统计特性 独立故障、从属故障 二、可靠性 1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。 ? 可靠性的概率度量称为可靠度 2产品可靠性分类： 固有可靠性 ? 可靠性 使用可靠性 基本可靠性 ? 可靠性 任务可靠性 三、维修性 产品在规定的条件下和规定的时

2、间内，按规 定的程序和方法进行维修时，保持或恢复执行规 定状态的能力。 ? 维修性是产品的一种特性；与产品可靠 性密切相关 四、保障性 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。 ? 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。 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 可靠性 ? 与软件可靠性有关的标准： IEC 60300-3-6 软件可信性应用指南 IEC 61713 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 1可用性 ? 可用性是产品可靠性、维修性和维修保 障的综合反映 2可信性 可信性是一个

3、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 障。 七、可靠度函数、累积故障（失效）分布函数 1可靠度 可靠度：R(t) ? )tT(P)t (R? 2累积故障分布函数： F(t) ? ?tTPtF? ? ?1?tFtR 3故障密度函数：故障密度函数： f(t) ? ? ? dt tdF tf? ? ? ?duuftF t ? ? 0 ? ? ? ? t du)u(f)t (R 八、可靠性与维修性的常用度量 （一）可靠度 0 0 N )t ( rN )t (R ? ? （二）故障（失效）率 ? ? ? ?ttN tr t S ? ? ? ? 故障率的单位 1菲特（fit）=1

4、0-9/小时 （三）平均失效（故障）前时间（ MTTF ） ? 0 1 0 1 N i i t N MTTF ? ? ? 当产品的寿命分布服从指数分布 ? ? ? ? 0 1 dteMTTF t （四）平均故障间隔时间（ MTBF ） 1 （其中T为总试验时间） 0 1 0 01 N T t N MTBF N i i ? ? 2完全修复的产品 ?dttRMTTFMTBF 0 ? （五）贮存寿命 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。 （六）平均修复时间（ MTTR ） ? n i i n/tMTTR 1? ? 式中t i：第i次修复时间 n：修复次数 九、浴盆曲线 1早期故

5、障期 2偶然故障期 3耗损故障期 维修后故 障率下降 耗损故障 偶然故障 早期故障 t 规定的故障率 A B 使用寿命 十、可靠性与产品质量的关系 性能指标 产品质量 专门特性（包括可靠性、维 修性、保障性等） 第二节 基本可靠性设计与分析技术 一、可靠性设计的基本内容 ? 规定定性定量的可靠性要求 ? 建立可靠性模型 ? 可靠性分配 ? 可靠性预计 ? 可靠性设计准则 ? 耐环境设计 ? 元器件选用与控制 ? 电磁兼容设计 ? 降额设计与热设计 ? 可靠性模型 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 故障 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

6、故障，产 品就不会故障，亦称贮备模型 式中R i(t)与i(t)第i单元的可靠度与故障率； R s(t)与s(t)第i单元的可靠度与故障率； 二、可靠性分配 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。 ? 常用方法：评分分配法；比例分配法 ? 评分分配法 选择故障率入为分配参数，主要考虑四个 影响因素： 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 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 环境条件：分系统所处环境条件 每个因素的分值在 1-10之间 分配公式： sii C?（1） （2） ?/ ii C ? （3） ? ?

7、 ? 4 1j iji y? （4） ? ? ? u i i 1 ? 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 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 ? 元器件计数法预计公式： ? ? ? n i QiGiis N 1 ? ? 应力分析法预计公式： （1） K Ebp ? （2） ? ? ? n i pis i N 1 ? （3） S S MTBF ? 1 ? 四、故障模式、影响及危害分析 1. FMECA 2. FMECA 包括FMEA 和CA ? FMEA ? CA 3严酷度及其分类 I类（灾难性故障） II类（致命性故障） III类（严重故障）

8、 IV类（轻度故障） 4故障概率等级 A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 0.10.2） C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0.0010.01） E级（极不可能发生，小于总故障概率的 0.001） （一）FMECA 的实施步骤 （1）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 （3）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 （5）按照产品功能方框图画出可靠性框图 （6）确定分析级别 （7）描述故障模式、分析原因及影响 （8）找出故障的检测方法 （9）找出预防

9、措施 （10）确定严酷度 （11）确定故障概率等级 （12）填写FMEA 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 任 务 审 核 第 页共 页 约定层次 分析人员 批 准 填表日期 故 障 影 响 代 码 产品或功 能标志 功 能 故障 模式 故障 原因 任务阶段与 工作方法 局部 影响 高一层 次影响 最终 影响 故障 检测 方法 补偿 措施 严酷度 类别 备 注 五、失效（故障）树分析 ? FTA ? 故障树分析的一般要求 （1）故障树分析的准备工作 （2）故障树的建造 （3）故障树的定性分析 （4）故障树的定量分析 （5）编写故障树分析报告 六、维修性

10、设计六、维修性设计 （1）简化设计 （2）可达性设计 （3）标准化、互换性与模块化设计 （4）防差错及识别标志设计 （5）维修安全性设计 （6）故障检测设计 （7）维修中的人的因素工程设计 第三节 可靠性试验 ? 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 工程试验 统计试验 环境应力筛选试验 可靠性增长试验 可靠性测定试验 可靠性鉴定试验 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 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 六、可靠性验收试验 第五节 可信性管理 （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 （2）将可信性管理纳入统一计划 （3）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、 纠正措施系统 （5）贯彻可信性有关法规和标准 （6）严格技术状态管理 （7）坚持一次成功的思想 （8）严格进行可信性评审 二、可靠管理的基本职能、对象和方法 1职能 ? 计划 ? 组织 ? 监督 ? 控制 ? 指导 2对象 产品开发、生产、使用过程中与可信性 有关全部活动。 3管理的基本方法 管理的计划 管理的组织 管理的监督 管理的控制 三、建立故障报告、分析和纠正措施系统 （FRACAS ） 1故