chapter1-introduction

1、可靠性设计可靠性设计电子科技大学电子科技大学凌丹凌丹机械电子工程学院机械电子工程学院教材教材机械电子工程学院机械电子工程学院参考资料参考资料牟致忠，机械可靠性牟致忠，机械可靠性理论理论方法方法应用，机械工业出版社，应用，机械工业出版社，2011谢里阳，机械可靠性基本理论与方法，科学出版社，谢里阳，机械可靠性基本理论与方法，科学出版社，2012刘惟信，机械可靠性设计，清华大学出版社，刘惟信，机械可靠性设计，清华大学出版社，1996王超，王金，机械可靠性工程，冶金工业出版社，王超，王金，机械可靠性工程，冶金工业出版社，1992 梅启智等梅启智等. 系统可靠性工程基础系统可靠性工程基础. 科学出版社

2、科学出版社, 1987黄洪钟黄洪钟. 机械传动可靠性理论与应用机械传动可靠性理论与应用.科学出版社科学出版社,1995朱文予朱文予. 机械可靠性设计机械可靠性设计.上海交通大学出版社上海交通大学出版社, 1998B S Dhillon. Design Reliability, Fundamentals and Application. 机械电子工程学院机械电子工程学院第一章第一章 可靠性概论可靠性概论可靠性学科发展历程可靠性学科发展历程2可靠性研究的意义可靠性研究的意义3可靠性基本概念可靠性基本概念1 可靠性学科研究的内容可靠性学科研究的内容4机械电子工程学院机械电子工程学院1.1 可靠性的基

3、本概念可靠性的基本概念可靠性定义可靠性定义广义可靠性与狭义可靠性广义可靠性与狭义可靠性固有可靠性与使用可靠性固有可靠性与使用可靠性基本可靠性与任务可靠性基本可靠性与任务可靠性机械电子工程学院机械电子工程学院1.1 可靠性的基本概念可靠性的基本概念现代产品质量包括：现代产品质量包括：性能、可靠性、经济性和安全性性能、可靠性、经济性和安全性四四个方面。个方面。可靠性可靠性是产品质量的部分内容。它是质量的一个局部，是产品质量的部分内容。它是质量的一个局部，但它是质量的核心部分。但它是质量的核心部分。什么样的人是可靠的人？什么样的人是可靠的人？什么样的设备（产品）是可靠的设备（产品）？什么样的设备（产

4、品）是可靠的设备（产品）？为什么消费者倾向于购买口碑好的名牌产品？为什么消费者倾向于购买口碑好的名牌产品？机械电子工程学院机械电子工程学院可靠性的定义可靠性的定义可靠性可靠性 reliability是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。的能力。 The ability of a system or a component to perform its required functions under stated conditions for a specified period of time.The IEEE Definitio

5、n机械电子工程学院机械电子工程学院可靠性定义中的五个要素可靠性定义中的五个要素1. 产品：指研究对象产品：指研究对象 可以是零件、构件、部件、机器、甚至系统可以是零件、构件、部件、机器、甚至系统 。美国美国1961年研制年研制Apollo-11宇宙飞船，宇宙飞船，7 2 0 万 个 零 件 ， 提 出 可 靠 度 为万 个 零 件 ， 提 出 可 靠 度 为99.99999的定量要求，的定量要求，1967年成年成功，功，1969年年7月发射。月发射。机械电子工程学院机械电子工程学院2.2.规定条件规定条件包括：运输条件包括：运输条件环境条件（温度、湿度、压力、腐蚀、环境条件（温度、湿度、压力、

6、腐蚀、振动、冲击等振动、冲击等 ）工作条件（载荷性质、大小、操工作条件（载荷性质、大小、操作方法、维修措施等）作方法、维修措施等）这些条件必须在使用说明书这些条件必须在使用说明书中加以规定，这是判断发生中加以规定，这是判断发生故障时有关责任方的关键。故障时有关责任方的关键。储存条件储存条件可靠性定义中的五个要素可靠性定义中的五个要素机械电子工程学院机械电子工程学院3.3.规定时间规定时间所研究对象的工作期限。所研究对象的工作期限。（1）所研究对象的可靠性与工作时间有关系）所研究对象的可靠性与工作时间有关系设产品在规定条件下的寿命为设产品在规定条件下的寿命为T，它是随机变量，而给定的，它是随机变

7、量，而给定的时间为时间为t。可靠性定义中的五个要素可靠性定义中的五个要素“时间时间”不限于日历时间，根据产品不同，还可能是与时间成不限于日历时间，根据产品不同，还可能是与时间成比例的次数、距离等，如应力循环次数、汽车的行驶里程等。比例的次数、距离等，如应力循环次数、汽车的行驶里程等。（如交换机寿命（如交换机寿命20年，手机寿命年，手机寿命5年，手机划盖工作寿命年，手机划盖工作寿命6万次，汽车寿命万次，汽车寿命30万公里等）万公里等）若产品寿命若产品寿命Tt ，可靠（正常工作），可靠（正常工作）若若Tt，不可靠（故障或失效），不可靠（故障或失效）机械电子工程学院机械电子工程学院（2）可靠程度与）

8、可靠程度与t大小有关大小有关0小时小时 1000小时小时 1500小时小时甲厂：甲厂：t = 1000小时，小时，T1000有有210失效失效乙厂：乙厂：t =1500小时，小时，T1500有有410失效失效通常可靠度是随时间而通常可靠度是随时间而降低，产品只能在一定降低，产品只能在一定的时间区间内才能达到的时间区间内才能达到目标可靠度。因此，对目标可靠度。因此，对时间的规定一定要明确。时间的规定一定要明确。机械电子工程学院机械电子工程学院4.4.规定的功能规定的功能研究对象能在规定的功能参数下研究对象能在规定的功能参数下正常运行。正常运行。产品有两种状态：产品有两种状态： 完成规定功能完成规

9、定功能丧失规定功能故障（可维修产品）、失效（不丧失规定功能故障（可维修产品）、失效（不可维修产品）。可维修产品）。规定功能，即规定故障判据。规定功能，即规定故障判据。可靠性定义中的五个要素可靠性定义中的五个要素机械电子工程学院机械电子工程学院可靠性定义中的五个要素可靠性定义中的五个要素5. 能力能力 只是定性分析是不够的，应加以定量描述。只是定性分析是不够的，应加以定量描述。 “能力能力”是各种可靠性特征量，如是各种可靠性特征量，如“可靠度可靠度”、“故障率故障率”、 “平均寿命平均寿命”。 产品的失效或故障具有偶然性，一个确定的产品在某段时间的产品的失效或故障具有偶然性，一个确定的产品在某段

10、时间的工作情况并不能很好地反映该产品可靠性的高低，应观察大量该工作情况并不能很好地反映该产品可靠性的高低，应观察大量该产品的运行情况并进行合理的处理后才能正确反映该产品的可靠产品的运行情况并进行合理的处理后才能正确反映该产品的可靠性。因此，这里所说的性。因此，这里所说的“能力能力”具有数理统计学的意义，需要用具有数理统计学的意义，需要用概率和数理统计的方法来处理。概率和数理统计的方法来处理。机械电子工程学院机械电子工程学院实例实例1: 拖拉机拖拉机 GB3187-82可靠性名词与术语可靠性名词与术语规定：失效即产品规定：失效即产品丧失了规定的功能，对可修复产品失效也称为故障。丧失了规定的功能，

11、对可修复产品失效也称为故障。为正确判断产品是否失效，合理的判据非常重要。为正确判断产品是否失效，合理的判据非常重要。若任何不正常（漏油、漏水、噪声大，耗油超标等）若任何不正常（漏油、漏水、噪声大，耗油超标等）出现其中之一，为故障。出现其中之一，为故障。 则平均无故障工作时间（则平均无故障工作时间（MTBF）=330h 若视停机为故障。若视停机为故障。 则则MTBF=1200h 机械电子工程学院机械电子工程学院广义可靠性和狭义可靠性广义可靠性和狭义可靠性对于发生故障的产品一般有两种处置方式：对于发生故障的产品一般有两种处置方式：废弃、修复故障废弃、修复故障废弃的不可修复产品的可靠性为废弃的不可修

12、复产品的可靠性为狭义可靠性狭义可靠性。可修复产品的可靠性为可修复产品的可靠性为广义可靠性广义可靠性。 广义可靠性除考虑狭义可靠性外，还有考虑发生故广义可靠性除考虑狭义可靠性外，还有考虑发生故障后修理的难易程度即障后修理的难易程度即维修性维修性。狭义可靠性维修性广义可靠性狭义可靠性维修性广义可靠性机械电子工程学院机械电子工程学院固有可靠性与使用可靠性固有可靠性与使用可靠性固有可靠性固有可靠性产品在生产过程中产品在生产过程中确立的可靠性。生确立的可靠性。生产厂在模拟实际工产厂在模拟实际工作标准环境下，对作标准环境下，对产品进行检测并给产品进行检测并给以保证的可靠性。以保证的可靠性。使用可靠性使用可

13、靠性与产品的使用条件与产品的使用条件密切相关，受到使密切相关，受到使用环境、操作水平、用环境、操作水平、保养与维修、使用保养与维修、使用者的素质等因素的者的素质等因素的影响。影响。机械电子工程学院机械电子工程学院MIL-STD-7875B 将装备可靠性定义分为任务可靠性和将装备可靠性定义分为任务可靠性和基本可靠性基本可靠性任务可靠性任务可靠性产品在规定的任务产品在规定的任务剖面内完成规定功剖面内完成规定功能的能力能的能力基本可靠性基本可靠性产品在规定条件下，产品在规定条件下，无故障的持续时间无故障的持续时间或概率。或概率。基本可靠性与任务可靠性基本可靠性与任务可靠性机械电子工程学院机械电子工程

14、学院任务剖面任务剖面产品完成规定任务的时间内所经历的时间和环境的描述。产品完成规定任务的时间内所经历的时间和环境的描述。 产品的工作状态；产品的工作状态； 维修方案；维修方案； 产品工作的时间与顺序；产品工作的时间与顺序； 产品所处的环境产品所处的环境(外加的与诱发的外加的与诱发的)的时间与顺序；的时间与顺序； 任务成功或致命故障的定义。任务成功或致命故障的定义。如：飞机的任务剖面如：飞机的任务剖面 按时间的先后顺序给出飞行过程中所包含的飞行动作，各飞按时间的先后顺序给出飞行过程中所包含的飞行动作，各飞行动作持续的时间及主要飞行参数随时间变化的关系图。行动作持续的时间及主要飞行参数随时间变化的

15、关系图。机械电子工程学院机械电子工程学院机械电子工程学院机械电子工程学院任务剖面示例任务剖面示例机械电子工程学院机械电子工程学院产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。它包含一个或多个任务剖面。通常把产品的和环境的时序描述。它包含一个或多个任务剖面。通常把产品的寿命剖面分为后勤和使用两个阶段。寿命剖面分为后勤和使用两个阶段。寿命周期与寿命剖面寿命周期与寿命剖面机械电子工程学院机械电子工程学院寿命剖面示例寿命剖面示例事件使用方法生 产验 收装卸和公路运输装卸和铁路运输装卸和空运装卸和船运装卸和后勤支援运输（

16、最坏路线）有遮蔽存贮，帐篷，圆屋顶无遮蔽存储工作准备阶段发射阶段调整状态导弹处于战斗位置发射后第一个动作飞行阶段命中目标生产阶段后 勤 阶 段运 输储存/后勤阶段使用阶段准备阶段任务阶段发射段惯性飞行段下降段主动段某导弹的寿命剖面机械电子工程学院机械电子工程学院基本可靠性模型基本可靠性模型图3-4 F/A-18基本可靠性框图发动机1发动机2燃油系统应急燃油系统液压泵1液压泵2液压飞控系统备用手动系统通用液压系统右发电机左发电机电力分配网应急电力系统环境控制系统塔康系统惯性导航武器控制系统备用罗盘大气数据系统固定增稳机体起落架雷达超高频通信甚高频通信武器自检机械电子工程学院机械电子工程学院F18

17、任务可靠性模型任务可靠性模型图3-5 F/A-18任务可靠性框图发动机1发动机2燃油系统应急燃油系统液压泵1液压泵2液压飞控系统备用手动系统通用液压系统右发电机左发电机电力分配网应急电力系统环境控制系统塔康系统惯性导航武器控制系统备用罗盘大气数据系统固定增稳机体起落架雷达超高频通信甚高频通信武器机械电子工程学院机械电子工程学院第一章第一章 可靠性概论可靠性概论可靠性学科发展历程可靠性学科发展历程2可靠性研究的意义可靠性研究的意义3可靠性基本概念可靠性基本概念1 可靠性学科研究的内容可靠性学科研究的内容4机械电子工程学院机械电子工程学院1.2 可靠性的发展历程可靠性的发展历程 初期发展阶段初期发

18、展阶段 20世纪世纪3040年代年代 可靠性技术形成阶段可靠性技术形成阶段 20世纪世纪5060年代年代 可靠性技术发展阶段可靠性技术发展阶段 20世纪世纪7080年代年代 可靠性技术深入发展阶段可靠性技术深入发展阶段20世纪世纪80年代至今年代至今机械电子工程学院机械电子工程学院可靠性的几个发展阶段可靠性的几个发展阶段美国运到远东的航空电子设备美国运到远东的航空电子设备60%不能使用（运输失效）不能使用（运输失效）海军舰艇上电子设备海军舰艇上电子设备70%失效，其中失效，其中50%仓库中失效仓库中失效雷达系统的电子元件问题。雷达系统的电子元件问题。1939年，英国航空委员会年，英国航空委员会

19、适航性统计学注释适航性统计学注释1942年，美国麻省理工学院，真空管的可靠性问题研究年，美国麻省理工学院，真空管的可靠性问题研究初期发展阶段初期发展阶段 20世纪世纪3040年代年代机械电子工程学院机械电子工程学院可靠性的发展历程可靠性的发展历程大体上确定了可靠性研究的理论基础及研究方向。大体上确定了可靠性研究的理论基础及研究方向。 1952年，美国军事工业部门和有关部门成立年，美国军事工业部门和有关部门成立AGREE（Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment，国防部电子设备可靠性顾问团），研究电子产品的设计、国防部电子设备可靠

20、性顾问团），研究电子产品的设计、制造、试验、储备、运输及使用。制造、试验、储备、运输及使用。 60年代后期，美国约年代后期，美国约40%的大学设置了可靠性工程课程。的大学设置了可靠性工程课程。 可靠性技术形成阶段可靠性技术形成阶段 20世纪世纪5060年代年代机械电子工程学院机械电子工程学院可靠性的发展历程可靠性的发展历程可靠性理论研究从数理基础发展到失效机理的研究可靠性理论研究从数理基础发展到失效机理的研究 形成了可靠性试验方法及数据处理方法；形成了可靠性试验方法及数据处理方法；重视机械系统的研究；重视机械系统的研究；重视维修性研究；重视维修性研究；建立了可靠性管理机构；建立了可靠性管理机构

21、；颁布了一系列可靠性标准；颁布了一系列可靠性标准；可靠性技术发展阶段可靠性技术发展阶段 20世纪世纪7080年代年代机械电子工程学院机械电子工程学院30可靠性技术深入发展阶段可靠性技术深入发展阶段 20世纪世纪80年代至今年代至今可靠性的发展历程可靠性的发展历程可靠性工程不但在处于领先地位的美国和工业可靠性工程不但在处于领先地位的美国和工业较发达的各国得以纵深发展，而且在发展中国较发达的各国得以纵深发展，而且在发展中国家，如中国和印度等国也得到迅速发展。家，如中国和印度等国也得到迅速发展。维修工程内以预防为主的思想转变为以可靠性维修工程内以预防为主的思想转变为以可靠性为中心的维修思想。可靠性从

22、狭义的概念扩展为中心的维修思想。可靠性从狭义的概念扩展到包括性能、经济性、安全性、寿命及可靠性、到包括性能、经济性、安全性、寿命及可靠性、维修性保障性等在内的广义质量观念。维修性保障性等在内的广义质量观念。机械电子工程学院机械电子工程学院我国可靠性研究的发展概况我国可靠性研究的发展概况20世纪中期开始，各行业相继成立了可靠性学术组织世纪中期开始，各行业相继成立了可靠性学术组织1955年，广州成立可靠性环境试验研究所年，广州成立可靠性环境试验研究所中国最早从事可靠性研究的权威机构中国最早从事可靠性研究的权威机构 工业和信息化部电子第五研究所工业和信息化部电子第五研究所电子产品可靠性与环境试验电子

23、产品可靠性与环境试验 机械电子工程学院机械电子工程学院北京航天北京航天702所（北京强度环境研究所、航天环境可所（北京强度环境研究所、航天环境可靠性试验与检测中心）靠性试验与检测中心）建于建于1956年，是我国运载火箭、航天飞年，是我国运载火箭、航天飞行器结构强度和环境工程试验与研究中行器结构强度和环境工程试验与研究中心，是航天系统从事结构强度、环境与心，是航天系统从事结构强度、环境与可靠性工程的专业研究所可靠性工程的专业研究所 主编航天结构强度与环境专业核心技主编航天结构强度与环境专业核心技术刊物术刊物强度与环境强度与环境 我国可靠性研究的发展概况我国可靠性研究的发展概况机械电子工程学院机械

24、电子工程学院长征运载火箭长征运载火箭中国可靠性研究的代表中国可靠性研究的代表长征运载火箭通过对故障原因分析、可靠性标准的长征运载火箭通过对故障原因分析、可靠性标准的规范应用等一系列措施，大大提高了整个系统的可规范应用等一系列措施，大大提高了整个系统的可靠性。是目前最安全可靠的航天运载工具之一。靠性。是目前最安全可靠的航天运载工具之一。我国可靠性工程的应用我国可靠性工程的应用长征运载火箭长征运载火箭早期的长征运载火箭各阶段的故障原因分析早期的长征运载火箭各阶段的故障原因分析 设计 管理 生产 操作 设备 元器件 其它 故障原因391212876161009080706050403020100百分

25、比 %机械电子工程学院机械电子工程学院我国可靠性研究的发展概况我国可靠性研究的发展概况a1979年年 中国电子学会成立可靠性与质量管理委员会中国电子学会成立可靠性与质量管理委员会a1981年年 中国数学学会成立可靠性专业委员会、中国航中国数学学会成立可靠性专业委员会、中国航 空空学会成立维修工程专业委员会学会成立维修工程专业委员会a1982年年 中国机械工程学会成立机械可靠性学科组中国机械工程学会成立机械可靠性学科组a1983年年 航天部成立可靠性专业委员会航天部成立可靠性专业委员会a1984年年 中国汽车工程学会成立汽车可靠性专业委员会中国汽车工程学会成立汽车可靠性专业委员会a1988年年

26、中国机械工程学会成立中国可靠性工程专业管理委中国机械工程学会成立中国可靠性工程专业管理委员会员会a机械电子工程学院机械电子工程学院GJB 451A-2005 可靠性维修性保障性术语可靠性维修性保障性术语 GJB 1391-2006 故障模式、影响及危害性分析程序故障模式、影响及危害性分析程序 GB/T2423.17-2008 盐雾试验方法盐雾试验方法 QJ3127-2000 航天产品可靠性增长试验指南航天产品可靠性增长试验指南GJBZ 299C-2006 电子设备可靠性预计手册电子设备可靠性预计手册我国可靠性研究的发展概况我国可靠性研究的发展概况制定了一批可靠性标准并逐步修订、完善制定了一批可

27、靠性标准并逐步修订、完善机械电子工程学院机械电子工程学院第一章第一章 可靠性概论可靠性概论可靠性学科发展历程可靠性学科发展历程2可靠性研究的意义可靠性研究的意义3可靠性基本概念可靠性基本概念1 可靠性学科研究的内容可靠性学科研究的内容4机械电子工程学院机械电子工程学院 早在早在60年代初，美国有人预言，今后在激烈的国际市场竞争年代初，美国有人预言，今后在激烈的国际市场竞争中，只有可靠性高的产品及企业才能幸存下来。中，只有可靠性高的产品及企业才能幸存下来。 在在80年代，日本又有人断言，今后国际市场上产品竞争的焦年代，日本又有人断言，今后国际市场上产品竞争的焦点是可靠性。事实上，日本从美国引进可

28、靠性工程技术后，在民点是可靠性。事实上，日本从美国引进可靠性工程技术后，在民用产品上的应用非常成功，其汽车、发电设备、家用电器和办公用产品上的应用非常成功，其汽车、发电设备、家用电器和办公机具等能够畅销全球，根本原因是由于其质量和可靠性高。机具等能够畅销全球，根本原因是由于其质量和可靠性高。1.3 1.3 可靠性研究的意义可靠性研究的意义1. 可靠性技术是产品竞争的武器可靠性技术是产品竞争的武器机械电子工程学院机械电子工程学院随着市场经济的发展，竞争日趋激烈，人们不仅要求产品物随着市场经济的发展，竞争日趋激烈，人们不仅要求产品物美价廉，而且十分重视产品的可靠性和安全性。日本的汽车、美价廉，而且

29、十分重视产品的可靠性和安全性。日本的汽车、家用电器等产品，虽然在性能、价格方面与我国彼此相仿，家用电器等产品，虽然在性能、价格方面与我国彼此相仿，却能占领美国以及国际市场。主要的原因就是日本的产品可却能占领美国以及国际市场。主要的原因就是日本的产品可靠性胜过我国一筹。靠性胜过我国一筹。美国的康明斯、卡勃彼特柴油机，大修期为美国的康明斯、卡勃彼特柴油机，大修期为12000小时，而小时，而我国柴油机不过我国柴油机不过1000小时，有的甚至几十小时、几百小时就小时，有的甚至几十小时、几百小时就出现故障。出现故障。机械电子工程学院机械电子工程学院我国生产的电梯，平均使用寿命（指两次大修期的间隔时期）为

30、我国生产的电梯，平均使用寿命（指两次大修期的间隔时期）为3年左右，而国外的电梯平均寿命在年左右，而国外的电梯平均寿命在10年以上，是我们的年以上，是我们的3倍；故倍；故障率，国外平均为障率，国外平均为0.05次，而我国为次，而我国为1次以上，高出次以上，高出20倍，这样倍，这样的产品怎么有竞争力呢！的产品怎么有竞争力呢！因此要想在竞争中立于不败之地，就要狠抓产品质量，特别是产因此要想在竞争中立于不败之地，就要狠抓产品质量，特别是产品可靠性，没有可靠性就没有质量，企业就无法在激烈的竞争中品可靠性，没有可靠性就没有质量，企业就无法在激烈的竞争中生存和发展。生存和发展。因此，可靠性问题必须引起政府和

31、企业的高度重视，抓好可靠性因此，可靠性问题必须引起政府和企业的高度重视，抓好可靠性工作，不仅是关系到企业生存和发展的大问题，也是关系到国家工作，不仅是关系到企业生存和发展的大问题，也是关系到国家经济兴衰的大问题。经济兴衰的大问题。机械电子工程学院机械电子工程学院2. 可靠性技术将涉及到巨大的经济效益可靠性技术将涉及到巨大的经济效益 在在60年代中期，小松工程机械产品滞销，企业濒临倒闭，为年代中期，小松工程机械产品滞销，企业濒临倒闭，为此对销往国内外的此对销往国内外的703台四种大型推土机进行全面的调查分析，台四种大型推土机进行全面的调查分析，通过调查分析，对大约通过调查分析，对大约30各部件和

32、各部件和200个零件的寿命和可靠性进个零件的寿命和可靠性进行改进提高，使这些机种的可靠性水平显著提高，使行改进提高，使这些机种的可靠性水平显著提高，使MTBF增增长长3倍，维修费用降低了倍，维修费用降低了23，最后使小松推土机的出口贸易比，最后使小松推土机的出口贸易比率从率从20增长到增长到4055的水平，不但在竞争中站住了脚跟，的水平，不但在竞争中站住了脚跟，而且带来了巨大的经济效益。而且带来了巨大的经济效益。1.3 1.3 可靠性研究的意义可靠性研究的意义机械电子工程学院机械电子工程学院3. 提高产品可靠性提高产品可靠性,可以防止故障和事故的发生可以防止故障和事故的发生,尤其是尤其是避免灾

33、难性的事故发生。避免灾难性的事故发生。1986年年1月月28日，美航天飞机日，美航天飞机”挑战者号挑战者号”由于由于1个密封圈失效，个密封圈失效，起飞起飞76S后爆炸，其中后爆炸，其中7名宇航员丧生，造成名宇航员丧生，造成12亿美元的经济损失。亿美元的经济损失。1.3 1.3 可靠性研究的意义可靠性研究的意义机械电子工程学院机械电子工程学院 2003年，年，“哥伦比亚哥伦比亚”号完成为期号完成为期16天的科研任务后，在重返地球的过程天的科研任务后，在重返地球的过程中发生爆炸。调查报告指出：该航天飞中发生爆炸。调查报告指出：该航天飞机于升空时，机于升空时，燃料箱上的一块绝缘泡沫燃料箱上的一块绝缘

34、泡沫脱落，在脱落，在“哥伦比亚哥伦比亚”号左翼的隔热板号左翼的隔热板上砸了一个洞。上砸了一个洞。在它重返地球时，隔热在它重返地球时，隔热板破损使炙热气体侵入飞机，最终导致板破损使炙热气体侵入飞机，最终导致“哥伦比亚哥伦比亚”号在距离预定的降落时间号在距离预定的降落时间还有还有16分钟时发生爆炸，分钟时发生爆炸，7名机组成员全名机组成员全部丧生。部丧生。 机械电子工程学院机械电子工程学院事故后切尔诺贝利核电厂事故后切尔诺贝利核电厂4号核反应堆号核反应堆 1986年年4月月25日，切尔诺贝利核电站日，切尔诺贝利核电站第第4号反应堆的工作人员违反操作规号反应堆的工作人员违反操作规程连续切断反应堆的电

35、源，使主要冷程连续切断反应堆的电源，使主要冷却系统停止工作。于是堆芯温度迅速却系统停止工作。于是堆芯温度迅速升高，造成氢气过浓，升高，造成氢气过浓，26日凌晨发生日凌晨发生猛烈爆炸。猛烈爆炸。 机械电子工程学院机械电子工程学院俄罗斯质子号火箭、美国哥伦比亚航天飞机、法国阿里安火箭俄罗斯质子号火箭、美国哥伦比亚航天飞机、法国阿里安火箭均在发射中遭到重创。均在发射中遭到重创。中国长征火箭也不例外中国长征火箭也不例外, 2 月月15 日日, 新研制的长征三号火箭载着新研制的长征三号火箭载着国际通信卫星起飞不久国际通信卫星起飞不久, 就一头撞在发射场的山坡上。就一头撞在发射场的山坡上。 8 月月18日

36、日, 长征三号火箭在执行第长征三号火箭在执行第11 次飞行中次飞行中, 三级发动机提前三级发动机提前48秒关机，秒关机，未能将卫星送入预定轨道。未能将卫星送入预定轨道。1996 年被国际航天界称为年被国际航天界称为“黑色黑色96”。机械电子工程学院机械电子工程学院机械电子工程学院机械电子工程学院 Ariane火箭已经发射火箭已经发射100 多次多次, 其中有过其中有过8 次发射次发射失利。这失利。这8 次发射失利中次发射失利中, 其中其中1 次是次是Ariane -5 型运载型运载火箭由于火箭导航的电脑软火箭由于火箭导航的电脑软件系统发生故障造成的件系统发生故障造成的, 另另外外7 次都是因为

37、个别元件故次都是因为个别元件故障而造成的。障而造成的。机械电子工程学院机械电子工程学院1998 年年8 月至月至1999 年年5 月月, 美美国火箭发射失利国火箭发射失利6 次次, 其中两次其中两次是火箭爆炸事故。是火箭爆炸事故。1998 年年8 月月26 日日, 德尔它火箭在德尔它火箭在卡纳维拉尔角发射后大约卡纳维拉尔角发射后大约80秒时秒时爆炸。该火箭携带着一颗美国通爆炸。该火箭携带着一颗美国通信卫星信卫星, 经济损失为经济损失为2. 25 亿美元。亿美元。失事原因：失事原因： 火箭的导向系统发火箭的导向系统发生故障生故障, 机械和电子部件造成火机械和电子部件造成火箭倾斜而失去控制。箭倾斜

38、而失去控制。机械电子工程学院机械电子工程学院4、提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高设备使、提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高设备使用效率，可以发挥几倍的效益。用效率，可以发挥几倍的效益。美国美国GE公司经过分析认为，对于发电、冶金、矿山、运输等连公司经过分析认为，对于发电、冶金、矿山、运输等连续作业的设备，即使可靠性提高续作业的设备，即使可靠性提高1%，成本提高，成本提高10%也是合算的。也是合算的。 发达国家已把可靠性问题提高到节约能源的高度来认识。发达国家已把可靠性问题提高到节约能源的高度来认识。机械电子工程学院机械电子工程学院美国于美国于1961开始计划开始计划研制研制Apo

39、llo-11号宇宙号宇宙飞船，它有飞船，它有720万个零万个零件，其重要零件可靠件，其重要零件可靠性为性为99.9999999。可靠性工程的应用实例可靠性工程的应用实例 Apollo计划计划1969年年7月登月成功。尽管月登月成功。尽管Apollo计划的种种技术，现在为世界计划的种种技术，现在为世界上的各种产品所应用，但是其中影响最为深远的是可靠性技术。上的各种产品所应用，但是其中影响最为深远的是可靠性技术。机械电子工程学院机械电子工程学院阿波罗宇宙飞船整个研制的各阶段对可靠性和质量保证的要求阿波罗宇宙飞船整个研制的各阶段对可靠性和质量保证的要求可靠性工程的应用实例可靠性工程的应用实例 Apo

40、llo计划计划机械电子工程学院机械电子工程学院高可靠性非常成功的例子是俄罗斯的和平号空间站高可靠性非常成功的例子是俄罗斯的和平号空间站可靠性工程的应用实例可靠性工程的应用实例 和平号空间站和平号空间站机械电子工程学院机械电子工程学院在军用飞机、舰船、装甲车和军用汽车等方面的应用在军用飞机、舰船、装甲车和军用汽车等方面的应用在研制阶段注重维修性设计在研制阶段注重维修性设计在研制阶段注重测试性设计在研制阶段注重测试性设计研制具有超高可靠性的武器系统研制具有超高可靠性的武器系统可靠性工程的军事意义可靠性工程的军事意义机械电子工程学院机械电子工程学院可靠性工程的军事意义可靠性工程的军事意义在火炮、弹药

41、等军备方面的应用在火炮、弹药等军备方面的应用作战装备与保障装备同步发展作战装备与保障装备同步发展硬件系统与相关的软件系统协调配套开发硬件系统与相关的软件系统协调配套开发机械电子工程学院机械电子工程学院第一章第一章 可靠性概论可靠性概论可靠性学科发展历程可靠性学科发展历程2可靠性研究的意义可靠性研究的意义3可靠性基本概念可靠性基本概念1 可靠性学科研究的内容可靠性学科研究的内容4机械电子工程学院机械电子工程学院1.4 可靠性学科研究的内容可靠性学科研究的内容可靠性数学：可靠性数学： 可靠性研究的基础理论之一，研究解决各种可靠性问可靠性研究的基础理论之一，研究解决各种可靠性问题的数学模型和数学方法

42、。涉及概率论和数理统计、随机题的数学模型和数学方法。涉及概率论和数理统计、随机过程、运筹学、模糊数学等。应用于可靠性的过程、运筹学、模糊数学等。应用于可靠性的数据收集数据收集、数据分析数据分析、系统设计系统设计及及寿命试验寿命试验等方面。等方面。机械电子工程学院机械电子工程学院1.4 可靠性学科研究的内容可靠性学科研究的内容可靠性物理：可靠性物理： 即失效分析，是研究失效现象及其机制和检测方法的学科，即失效分析，是研究失效现象及其机制和检测方法的学科，使可靠性工程从数理统计方法发展到以理化分析为基础的失效使可靠性工程从数理统计方法发展到以理化分析为基础的失效分析方法。分析方法。 从微观角度研究

43、零部件（元器件）的失效发展过程和失效从微观角度研究零部件（元器件）的失效发展过程和失效机理，从机理，从本质上本质上、从、从机理方面机理方面探究产品的不可靠因素，为研制、探究产品的不可靠因素，为研制、生产高可靠性产品提供科学的依据。生产高可靠性产品提供科学的依据。机械电子工程学院机械电子工程学院1.4 可靠性学科研究的内容可靠性学科研究的内容可靠性工程：可靠性工程： 是对产品（零部件、元器件、设备或系统）的失效及其发是对产品（零部件、元器件、设备或系统）的失效及其发生概率进行统计、分析的一门边缘性学科，主要内容是运用系生概率进行统计、分析的一门边缘性学科，主要内容是运用系统工程的观点和方法论从设计、生产和使用等角度来研究产品统工程的观点和方法论从设计、生产和使用等角度来研