威布尔寿命的推算

1、故障数据解析故障数据解析寿命的推算寿命的推算株式会社株式会社品質保証部品質保証部SuT讲座讲座改改前言前言信赖性工学 根据评价项目了解信赖性（目的）。彻底明确目的。 不拘泥于信赖性评价，禁止过度自信下定功夫，控制发生，使其容易让人明白。 与平时不一样（是第6感？或是理论上的？），判定不合格，拥有倾听的耳朵。解析很重要，确立正确的解析方向，解析效果就出来了。所谓手法，就是通过有效的利用能使用的东西，取得效果稼动中发生故障该怎么办稼动中发生故障该怎么办？要取得发生不定期作动的打拔机的发生状况相关的要取得发生不定期作动的打拔机的发生状况相关的各种各样信息各种各样信息( (什么部位？使用频度？导入时期

2、等什么部位？使用频度？导入时期等),),但是不能遗漏了制品的耐久性的问题。但是不能遗漏了制品的耐久性的问题。这就是这就是故障方式把握故障方式把握。设备收到这样的信息：设备收到这样的信息： ASL ASL打拔机的油压缸作动打拔机的油压缸作动不定期，制造部门视其为问题。这时该怎么办？不定期，制造部门视其为问题。这时该怎么办？首先，在我们的头脑中先呈现故障的概念图首先，在我们的头脑中先呈现故障的概念图！0 0t t（时间时间）强度强度负荷负荷老化曲线老化曲线安全区域足够安全区域足够压力压力（负荷负荷）强度强度( (强度强度) )模型模型 在负荷在负荷强度的区域中发生故障强度的区域中发生故障 故障发生

3、主要原因故障发生主要原因负荷强度的区域负荷强度的区域基本的信赖性基本的信赖性data是到发生故障为止的时间是到发生故障为止的时间信赖性评价的基础信赖性试验的目的是否能达成作为目标的信赖性？以故障解析为中心的物理方法适当指标中的科学评价收集信赖性的改善信息判断是否与规定的目标值一致。信赖性的data收集是在预先明确data解析的目的的基础上做成计划的。故障类型是指？故障类型是指？如下图那样，故障方式大的方面可以分成如下图那样，故障方式大的方面可以分成3 3部分。部分。初期故障初期故障型型偶发故障型偶发故障型磨损故障型磨损故障型容易发生容易发生故障故障时间时间DFR型型IFR型型CFR型型不容易发

4、不容易发生故障生故障故障率曲线故障率曲线了解了故障类型后，我们会为什么而高兴？了解了故障类型后，我们会为什么而高兴？根据故障方式，不容易出现故障，提高制品的信赖性根据故障方式，不容易出现故障，提高制品的信赖性的对策不一样。的对策不一样。清除故障方式后，就能够集中追查故障原因，清除故障方式后，就能够集中追查故障原因，能很容易查到真正的原因能很容易查到真正的原因。初期故障型初期故障型：起泡起泡磨损故障型磨损故障型：磨损磨损以以型圈为例型圈为例初期故障型初期故障型（DFRDFR型型）的模式的模式0 0t t（ （时间时间） ）强度强度负荷负荷老化曲线老化曲线很明显的不良品混在制品中，很明显的不良品混

5、在制品中，在初期阶段经常发生故障在初期阶段经常发生故障。初期故障型（初期故障型（DFR型）的特征与对应对策型）的特征与对应对策 由于设计由于设计 制品上的制品上的 缺陷等，初期阶段缺陷等，初期阶段 就发生很多故障。就发生很多故障。 随着时间的推移，随着时间的推移，容易发生故障的制品容易发生故障的制品被取出，故障制品的被取出，故障制品的占有率下降占有率下降比如会发生的原因：比如会发生的原因： 无心之过的设计失误。无心之过的设计失误。 NOK中的制品不良。中的制品不良。 客户的组装不良。客户的组装不良。特特 征征 包括暗藏的东西在内，包括暗藏的东西在内， 把缺陷明显化。把缺陷明显化。对应对策对应对

6、策在实际使用前，先进行在实际使用前，先进行 选别，剔除容易发生选别，剔除容易发生故障的东西后再使用的故障的东西后再使用的话就有效果话就有效果。使用角度上的对应对策。使用角度上的对应对策。特别是保全相关的人员，特别是保全相关的人员，要注意这方面要注意这方面偶发故障型（偶发故障型（CFR型）的模式型）的模式0 0t（时间）（时间）強度強度負荷負荷老化曲线老化曲线老化曲线非常缓和，强度分布和老化曲线非常缓和，强度分布和负荷分布的底部，有一定程度的重合。负荷分布的底部，有一定程度的重合。偶发故障型偶发故障型( (CFRCFR型型) )的特征和对应对策的特征和对应对策在制品上施加特别的在制品上施加特别的

7、负荷时发生的故障，负荷时发生的故障，在一定程度上会持续发生。在一定程度上会持续发生。 制品的强度参差不齐，制品的强度参差不齐， 差异很大时也一样差异很大时也一样比如会发生的原因：比如会发生的原因： 设计的弱点设计的弱点( (对市场负荷过低估计对市场负荷过低估计) )。 制品的制造参差不齐制品的制造参差不齐。特特 征征 由于在时间信息中，由于在时间信息中， 不能着手处理，不能着手处理， 所以要进行监视所以要进行监视。对应对策对应对策由于很容易转化成由于很容易转化成IFR型，型，关键在于在转化前就需要关键在于在转化前就需要着手处理着手处理。 使用角度上的对应对策。使用角度上的对应对策。 特别是保全

8、相关的人员，特别是保全相关的人员，要注意这方面要注意这方面磨损故障型磨损故障型（EFREFR型型）的模式的模式0 0t t（ （时间时间） ）强度强度负荷负荷老化曲线老化曲线根据老化曲线，随着时间变化，根据老化曲线，随着时间变化，强度和负荷之间的空余空间消失强度和负荷之间的空余空间消失。磨损故障型磨损故障型( (IFRIFR型型) )的特征和对应对策的特征和对应对策 就如磨损那样，就如磨损那样， 慢慢的老化，慢慢的老化， 导致容易发生故障导致容易发生故障。 随着时间推移，随着时间推移， 容易发生故障容易发生故障 的东西增多的东西增多。比如会发生的原因：比如会发生的原因：使用材料使用材料的的能力

9、不足。能力不足。冗长的设计冗长的设计( (即时磨损，即时磨损，到漏油为止会花很长时间到漏油为止会花很长时间) ) 的检讨不足的检讨不足。特特 征征 把握经历长时间的把握经历长时间的 老化状况。老化状况。对应对策对应对策可以预测，可以预测，可以进行倾向管理。可以进行倾向管理。 使用角度上的对应对策。使用角度上的对应对策。 特别是保全相关的人员，特别是保全相关的人员，要注意这方面要注意这方面耐久性的标准耐久性的标准 信赖度信赖度R R（t t） 平均故障时间平均故障时间MTTF MTTF (Mean Time To Failure)(Mean Time To Failure) 生命生命着眼于到故障

10、发生为止的时间着眼于到故障发生为止的时间 故障率故障率（t t）着眼于一定时间内的故障发生数量着眼于一定时间内的故障发生数量信赖度信赖度R (R (t)t)是指？是指？（t)0t0（t0)（t0) R tft d tt0 Ftft d tt00 RtFt 1t（t0）：在时间）：在时间t0处，起到所需功能的概率处，起到所需功能的概率MTTFMTTF是指？是指？MTTF ：到故障发生为止的时间的平均到故障发生为止的时间的平均（t)0MTTF M T T Ftft d t0t1010生命是指？生命是指？生命生命：到整体的到整体的1010都发生故障为止的时间都发生故障为止的时间 （考虑了参差不齐的标

11、准考虑了参差不齐的标准）（t)0B生命 ft d tB01 00 1 0 .t RBft d tB1 01 00 9 0 .故障率故障率（t t）是指？是指？（t t）：）：单位时间内的故障发生概率单位时间内的故障发生概率（t)0t0（t0) tftRtt为什么会是威布尔解析呢？为什么会是威布尔解析呢？这是因为，对于信赖性，只有非常重要的这是因为，对于信赖性，只有非常重要的2点。点。寿命分布的推定寿命分布的推定故障类型的推定故障类型的推定威布尔解析是指？威布尔解析是指？从耐久性数据推算出威布尔分布的从耐久性数据推算出威布尔分布的3个参数个参数。威布尔分布威布尔分布； ftmtemtm1 Fte

12、tm1：形状参数形状参数：标准参数标准参数：位置参数位置参数威布尔概率纸的原理威布尔概率纸的原理 RtFtetm10 0 时时 11 Ftetm威布尔分布的信赖度函数威布尔分布的信赖度函数R R（t t）；）；自然对数取自然对数取2 2为底数为底数 ln lnlnln11 Ftmt纵轴纵轴横轴横轴威布尔概率纸的构成威布尔概率纸的构成 Ft ln ln11 Ftt倾斜度倾斜度： ln lnlnln11 Ftmtln t完整数据的解析完整数据的解析283792364703426638480583531 法 ： tini0 30 4. 平 均 法 ： tini 1 2 3 4 5 6 7 8 9信赖

13、性数据分析图信赖性数据分析图数据分析工作表数据分析工作表 1形状参数形状参数m m的推定的推定 Ft ln ln11 Ftt平行移动平行移动 m001在威布尔分布中，根据推定在威布尔分布中，根据推定值，值，能够知道故障类型能够知道故障类型。威布尔分布的故障率函数：威布尔分布的故障率函数：时时 初期故障型初期故障型(DFR(DFR型型）时时 偶发故障型偶发故障型(CFR(CFR型型）时时 摩擦故障型摩擦故障型(IFR(IFR型型）值与故障类型值与故障类型tmtmm 10时标准参数标准参数的推定的推定 Ft ln ln11 Ftt0ln t平均寿命平均寿命的推定的推定 Ftta a标准偏差标准偏差

14、的推定的推定 Fttc c 生命生命； 是在回归直线上是在回归直线上（）（）1010的时间的时间。 对于任意时间对于任意时间( () )的信赖度的信赖度； 在回归直线上相对于横轴在回归直线上相对于横轴( () )读取纵轴读取纵轴 ( (),),求得求得( () )( ().). 满足信赖度满足信赖度以上以上的时间的时间； 在回归直线上的纵轴在回归直线上的纵轴( () )取得取得 的时间的时间。其他的推定其他的推定中途结束数据的分析中途结束数据的分析283792364703426638480583531800800800 ii121 ii0 3120 4.信赖性数据分析图信赖性数据分析图数据分析

15、工作表数据分析工作表 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12不完整数据的分析不完整数据的分析 也可以说是任意结束数据也可以说是任意结束数据 283792364703426638480583531 2 3 4 5 6 7 8 9 1用平均等级法，或者中间用平均等级法，或者中间值等级法累积故障率：值等级法累积故障率：不能求得不能求得(i)累积风险法登场累积风险法登场 累积风险分析法是指累积风险分析法是指? ?取代累积分布函数取代累积分布函数(t),使用累积风险函数使用累积风险函数(t)。 Httm威布尔分布的累积风险函数威布尔分布的累积风险函数( () )；取自然对数取自然对数 ln

16、lnlnHtmt纵轴纵轴横轴横轴0 0时时累积风险值的求法累积风险值的求法tiriKih(ti)H(ti)12831911.1 (%)11.1 (%)2364834261714.3 (%)25.4 (%)44801616.7 (%)42.1 (%)5531565831425.0 (%)67.1 (%)7638387031250.0 (%)117.1 (%)979211100.0 (%)217.1 (%) h trKiii Hthii信赖性数据解析图信赖性数据解析图数据解析工作表数据解析工作表283792364703426638480583531 2 3 4 5 6 7 8 9 1 h ttii

17、累积风险值的图表累积风险值的图表 在威布尔型累积风险纸上划线在威布尔型累积风险纸上划线 ti，H（ti）。）。 在结构点上在结构点上 运用直线运用直线。 之后，参数的推定方法等则与之后，参数的推定方法等则与 威布尔概率纸的情况一样威布尔概率纸的情况一样。图表构不成直线的时候图表构不成直线的时候 作为混合威布尔模式进行分析作为混合威布尔模式进行分析。 作为复合威布尔模式进行分析作为复合威布尔模式进行分析。 作为竞争威布尔模式进行分析。作为竞争威布尔模式进行分析。 导入位置参数导入位置参数，作为，作为参数参数 威布尔分布进行分析威布尔分布进行分析。混合威布尔模式混合威布尔模式图表的形状图表的形状

18、累积分布函数累积分布函数； 概率密度函数概率密度函数； 故障率函数故障率函数；考虑方法考虑方法 呈现呈现2 2个分布混合的情个分布混合的情况况（例如，不良例如，不良LOTLOT的的混入混入）。）。 分层别进行分析分层别进行分析 F tp F tp F t1 122 f tp f tp f t1 122 tp f tp f tp F tp F t1 12211221、pp121复合威布尔模式复合威布尔模式图表的形状图表的形状 累积分布函数累积分布函数；考虑方法考虑方法 仅从图表形状中仅从图表形状中 判定混合模式和复合判定混合模式和复合 模式是不可能的模式是不可能的。需要有特有技术上的考察需要有特有技术上的考察 图表中，有些时候会在图表中，有些时候会在处弯曲处弯曲( (故障模式变故障模式变化化）。）。 划分时间分析划分时间分析 F tF t10 t F t2t 、FF12竞争威布尔模式竞争威布尔模式故障呈现的方式故障呈现的方式2个威布尔分布作为串联个威布尔分布作为串联模式竞争的情况模式竞争的情况。 分析每个故障分析每个故障 （累积风险解析累积风险解析）考虑方法考虑方法tiriKi故障 128319236